UNICAMP 2016 — questão 60 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a força média que a mão faz na bola durante o arremesso.

Passo 1 — os dados no SI. A bola parte do repouso na mão e sai a 162 km/h:

$$m = 140\ \text{g} = 0{,}14\ \text{kg}$$

$$v = \frac{162}{3{,}6} = 45\ \text{m/s}$$

Passo 2 — teorema do impulso. O impulso da força média é igual à variação da quantidade de movimento da bola. Como ela parte do repouso:

$$F_m\,\Delta t = m\,\Delta v = m\,v$$

$$F_m \times 0{,}07 = 0{,}14 \times 45 = 6{,}3$$

$$F_m = \frac{6{,}3}{0{,}07} = 90\ \text{N}$$

Conferindo pela aceleração média: $a = 45/0{,}07 \approx 643$ m/s², e $F = m\,a = 0{,}14 \times 643 \approx 90$ N. Mesmo resultado.

⚠️ As armadilhas:

• parar na quantidade de movimento, 6,3 kg·m/s, e dar isso como força: alternativa C;

• deixar a velocidade em km/h: $0{,}14 \times 162/0{,}07 = 324$, a alternativa A.

A ideia em uma frase: força média é variação da quantidade de movimento dividida pelo tempo de contato, com tudo no SI.

Resposta: alternativa B (90,0 N).