Um jogador rebate uma bola (de 0,6 kg) com um chute violento. A bola se aproxima dele com velocidade horizontal de módulo igual a 30,0 m/s e se afasta, após o chute, com velocidade horizontal de módulo igual a 40,0 m/s num referencial fixo no campo. Calcule o módulo da força média que o jogador exerce sobre a bola sabendo que o tempo de contato é de 0,4 s.
Explique passo a passo o mais detalhado possível
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A força média é igual à variação de momento da bola durante o tempo de contato, ou seja:
F_média = Δp / Δt
onde Δp é a variação de momento da bola e Δt é o tempo de contato.
O momento da bola é dado por:
p = m * v
onde m é a massa da bola e v é a velocidade horizontal.
Assim, a variação de momento da bola é:
Δp = m * Δv
onde Δv é a variação de velocidade da bola.
Como a bola se aproxima do jogador com velocidade horizontal de módulo igual a 30,0 m/s e se afasta com velocidade horizontal de módulo igual a 40,0 m/s, temos:
Δv = 40 m/s - 30 m/s = 10 m/s
Assim, a força média que o jogador exerceu sobre a bola é:
F_média = Δp / Δt = (m * Δv) / Δt = (0,6 kg * 10 m/s) / 0,4 s = 15 N
Portanto, o módulo da força média que o jogador exerceu sobre a bola é de 15 N.