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Gabarito

1- O pêndulo balístico é um dispositivo usado para medir a velocidade de projéteis. Consiste em um grande bloco de madeira, de massa M, preso por dois fios verticais de massas desprezíveis. Um projétil de massa m atinge o bloco do pêndulo com velocidade horizontal , penetra nele e permanece incrustado em seu interior e o conjunto sobe até uma altura máxima h (ver figura).





















a) Qual a velocidade (v') do conjunto logo após a colisão, em função das massas e da velocidade do projétil?
R: A colisão é inelástica e o sistema pêndulo-projétil apresenta uma velocidade comum v' logo após a colisão. Aplicando-se a Lei de Conservação da Quantidade de Movimento, tem-se:

Qantes = Qdepois ⇒ m · v - M ·(0) = (m + M) ·v’
∴ v’ = 
m · v
m + M







b) Qual a velocidade (v) anterior, em função da altura atingida (h) e da aceleração da gravidade (g)?
R: Na subida até a altura h, toda a energia cinética do sistema é transformada em energia potencial, pois se desprezam quaisquer perdas de energia. Assim:


Ecin = Ep (gravitacional)
(m + M) · v’²
2
 = (m + M) · g · h ⇒ v’² = 2 g · ⇒ 
⇒ v’² = 2 g ·h







c) Supondo M = 10 kg, m = 20 g, h = 20 cm e g = 10 m/s², determine a velocidade (v) do projétil ao atingir o pêndulo.
R: Substituindo-se a segunda equação na primeira, obtém-se:

2 g ·h = 
m · v
m + M
 ⇒
⇒ (m + M) √2 g ·h = m · v ∴
∴ v = 
m + M
m
 · 2 g ·h









E, substituindo-se os valores numéricos:
M = 10 kg
m = 20 g = 0,020 kg
h = 20 cm = 0,20 m
g = 10 m/s²

obtém-se:

v = 
0‚020 + 10
0‚020
 · 2 ·10 ·0‚20 =
10‚020
0‚020
 · 4 ⇒
⇒ v = 501 · 2 ⇒
⇒ v = 1002 m ⁄ s ⇒
⇒ v ≅ 10³ m ⁄ s








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