Impulso e Colisão Aula – Prof° Fabiano

Impulso 1. Impulso de uma força constante Consideremos uma força constante , que atua durante um intervalo de tempo sobre uma partícula. O impulso de nesse intervalo de tempo é uma grandeza vetorial definida por: Pela definição, percebemos que os vetores I e F têm a mesma direção e o mesmo sentido (Fig.1). A unidade de impulso não tem nome especial, sendo expressa em função das unidades de F e t

Aplicação do Impulso

Problema Como defender um pênalti utilizando o conceito de Impulso estudado na Física Marcos, exemplo de bom defensor de pênaltis. Os pênaltis no futebol ocorrem quando o jogador de uma equipe é injustamente interrompido (ou seja, puxado para trás, empurrado, derrubado injustamente, etc.) de uma forma abrupta quando tem chances reais de marcar o gol, na área adversária. O jogador que foi derrubado dá direito à sua equipe de dar um tiro livre direto a poucos metros do goleiro. Em certos jogos, quando duas equipes não conseguem decidir o vencedor no tempo regulamentar, ocorre uma disputa de pênaltis

Exercício Uma força F constante, de intensidade F = 20 N, que atua durante um intervalo de tempo t = 3,0 s sobre o bloco representado na figura. Determine o impulso de F nesse intervalo de tempo. Resolução Pela definição temos: O vetor I tem a mesma direção e o mesmo sentido que F e seu módulo é dado por:

Impulso de força variável No caso particular em que a direção da força é constante, é possível mostrar que o impulso é dado pela área da figura sombreada (Fig.2) no gráfico de F em função de t. Exemplo O impulso de entre os instantes t1 = 1 s e t2 = 4 s, tem módulo dado pela área da figura sombreada no gráfico

Teorema do Impulso Considere um corpo de massa m que se desloca em uma superfície horizontal com uma velocidade vo. Em um certo instante passa a atuar nele uma força resultante de intensidade F, durante um intervalo de tempo t. O impulso produzido pela força F é igual a:

Para o mesmo intervalo de tempo, o impulso da força resultante é igual à variação da quantidade de movimento.

Colisões Processo em que duas partículas são lançadas uma contra a outra e há troca de momento linear e energia. Queremos estudar as possíveis situações finais depois que as partículas se afastam da região de interação.

Exemplos: Atmosfera Partículas carregadas aceleradas pelas linhas de campo magnético terrestre criam a Aurora (Boreal ou Austral). A emissão é causada pela desexcitação radiativa de moléculas da atmosfera que foram ionizadas por colisões com as partículas aceleradas que se originam no vento solar.

LEP, Cern

1 - Colisão Elástica 2 - Colisão Inelástica As colisões podem ocorrer de duas maneiras distintas, dependendo do que ocorre com a energia cinética do sistema antes e depois da colisão. 1 - Colisão Elástica 2 - Colisão Inelástica

Colisão Elástica

Colisão Perfeitamente Inelástica

LEMBRE-SE QUE O impulso é uma grandeza vetorial relacionada com uma força e o tempo de atuação da mesma. Quantidade de movimento é uma grandeza vetorial que possui mesma direção e sentido do vetor velocidade. O impulso corresponde à variação da quantidade de movimento. Durante uma colisão (ou explosão) a quantidade de movimento do sistema permanece constante. A quantidade de movimento pode permanecer constante ainda que a energia mecânica varie. Após a colisão perfeitamente inelástica os corpos saem juntos.

Exemplos

A figura mostra dois blocos, A e B, em repouso, encostados em uma mola comprimida, de massa desprezível. Os blocos estão apoiados em uma superfície sem atrito e sua massas são 5,0kg e 7,0kg, respectivamente. Supondo que o bloco B adquira uma velocidade de 2,0m/s, qual a velocidade adquirida pelo bloco A?

Uma bala de 0,20kg tem velocidade horizontal de 300m/s; bate e fica presa num bloco de madeira de massa 1,0kg, que estão em repouso num plano horizontal, sem atrito. Determine a velocidade com que o conjunto (bloco e bala) começa a deslocar-se.

Um pequeno vagão, de massa 90kg, rola à velocidade de 10m/s, sobre um trilho horizontal. Num determinado instante cai verticalmente, de uma correia transportadora, sobre o vagão, um saco de areia de 60kg. Determine a velocidade do vagão carregado.

Um trenó, com massa total de 250kg, desliza no gelo à velocidade de 10m/s. Se o seu condutor atirar para trás 50kg de carga à velocidade de 10m/s, qual será a nova velocidade do trenó?

Momento angular Para que a patinadora junta os braços na hora de virar? Por que a atleta se encolhe ao realizar um salto mortal?

Ao passar de uma posição (A) para a outra (B), a patinadora modificou a distribuição de massa em relação ao eixo de rotação, e também a velocidade com que ela gira em torno do eixo.

A grandeza que leva em conta a distribuição de massa em torno de um corpo em relação ao eixo de rotação é chamada de MOMENTO DE INÉRCIA. Ela mede a resistência do corpo girar, quanto menor for, maior será a velocidade de rotação.

Conservação do momento angular