IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO

Quando um jogador de futebol chuta uma bola, ele aplica uma força durante certo intervalo de tempo sobre a bola. Essa ação está diretamente relacionada com a distância que o objeto irá percorrer em um determinado tempo.


Impulso de uma força 

Seja uma força constante F atuando sobre um corpo durante um intervalo de tempo . 

O impulso I dessa força constante nesse intervalo de tempo é uma grandeza vetorial definida por:

A unidade de medida do impulso no sistema internacional (SI) é Newton x segundos (N.s)

• Direção: a mesma da força .
• Sentido: a mesma da força .

Quantidade de Movimento

Considere um corpo de massa m, deslocando-se com uma velocidade v, com relação a um referencial. Dizemos que a quantidade de movimento do corpo é o produto entre sua massa e velocidade:

Onde:Q é a quantidade de movimento (grandeza vetorial)

m é a massa do corpo (dada em kg no SI)

v é a velocidade (grandeza vetorial dada em m/s no SI)

No sistema internacional, a quantidade de movimento é dada em kg.m/s (quilograma x metro por segundo kg.m/s ). 

• Direção: a mesma da velocidade 
• Sentido: a mesma da velocidade.

Exemplos :

1) Em um ponto material é aplicada uma força de intensidade 5,4 x 102 N, durante um intervalo de tempo igual a 1,1 x 10-1s. Determine a intensidade do impulso da força aplicada no ponto material.

2) Seja uma pequena esfera de massa 2,0 kg, que em um determinado instante apresenta uma velocidade horizontal, orientada da esquerda para a direita e de módulo igual a 5,0 m/s. Determine o módulo, a direção e o sentido da quantidade de movimento dessa esfera.

A direção do vetor quantidade de movimento é o mesmo da velocidade. (horizontal)O sentido do vetor quantidade de movimento é da esquerda para a direita.

Fonte : http://www.mundoeducacao.com/fisica/impulso-quantidade-movimento.htm

Teorema : Impulso e Quantidade de Movimento

Exercícos :

• Questão 1
  Em um clássico do futebol goiano, um jogador do Vila Nova dá um chute em uma bola aplicando-lhe uma força de intensidade 7.10²N em 0,1s em direção ao gol do Goiás e o goleiro manifesta reação de defesa ao chute, mas a bola entra para o delírio da torcida. Determine a intensidade do impulso do chute que o jogador dá na bola para fazer o gol.
  
• Questão 2
  Sobre uma partícula de 8 kg, movendo-se à 25m/s, passa a atuar uma força constante de intensidade 2,0.10²N durante 3s no mesmo sentido do movimento. Determine a quantidade de movimento desta partícula após o término da ação da força.


• Questão 3
• Com base no gráfico, determine o impulso produzido pela força no intervalo de tempo de 0 a 5s.
  O impulso é numericamente igual à área da figura delimitada por F x t.


• Questão 4
  Um projétil com velocidade de 500m/s e massa 0,05kg atinge horizontalmente um bloco de madeira de massa 4,95 kg, em repouso sobre um plano horizontal sem atrito, e nele se aloja.
  
  
  Determine com que velocidade o conjunto bala bloco se moverá após o choque.
  Obs.: o momento antes é igual ao momento depois (sistema conservativo).

Questão 5

(FMTM) Um projétil de aço de massa 40g é atirado horizontalmente contra um bloco de argila de massa 160g, inicialmente em repouso, supenso por fios intextensíveis e de massas desprezíveis, conforme mostra a figura. O projétil penetra o bloco e o sistema projétil bloco se eleva, atingindo altura máxima igual à 5cm. Considerando o sistema conservativo (sistema no qual não há perda de energia) e g = 10m/², a velocidade do projétil ao atingir o bloco de argila era, em m/s, igual a:

Respostas

• Resposta Questão 1
  
  Impulso é calculado através da seguinte expressão: I = F.Δt
  Logo I = 7.10². 0,1 = 70N.s
  
  


• Resposta Questão 2
  
  O impulso pode ser definido como a variação da quantidade de movimento:
  I = Q2 – Q1
  F.∆t = Q2 – Q1
  2.10².3 = Q2 – 25.8
  Q2 = 600 + 200
  Q2 = 800 kgm/s
  
  


• Resposta Questão 3
  
  A = I = (B+b).h/2 = (40+90).5/2 = 130.5/2 = 650/2 = 325N.s
  
  


• Resposta Questão 4
  
  Qa = Q_d
  m_b.v_b + m_pv_p = v_pb.(m_b + m_p)
  0,05.500 + 4,95.0 = v_pb.(0,05 + 4,95)
  250 = v_pb.5
  v_pb = 25/5
  v_pb = 5m/s
  
  


• Resposta Questão 5
  m_p = 40g = 0,04kg
  m_b = 160g = 0,16kg
  h = 5cm = 0,05m
  g = 10m/s²
  v_p = ?
  O momento antes do choque é igual ao momento posterior ao choque.
  Q_a = Q_d
  v_p.m_p + v_b.m_b = v_pb.(m_p + m_b)
  v_p.0,04 + 0 = v_pb.(0,04 + 0,16)
  v_pb = 0,04v_p / 0,2     -     equação I
  Como o sistema é conservativo, a energia mecânica é conservada.
  
  Em_a = Em_d
  E_ca = E_pd
  m.v_pb² / 2 = m.g.h
  v_pb = (2.g.h)^1/2   -   equação II
  Igualando as equações I e II
  0,04v_p / 0,2 = (2.g.h)^1/2  
  v_p = 0,2.(2.10.0,05)^1/2/0,04
  v_p = 0,2/0,04
  v_p = 5m/s
• http://exercicios.brasilescola.com/exercicios-fisica/exercicios-sobre-impulso-quantidade-movimento.htm