Um passageiro continua se movendo quando um veículo freia. O cinto de segurança fornece a força necessária para alterar o momento linear do passageiro.
Construa o modelo
Força resultante causa aceleração, não movimento em si.
Momento linear é massa multiplicada pela velocidade.
Para um sistema isolado, o momento linear total é conservado mesmo quando a energia cinética não é.
momento linear: Massa multiplicada pela velocidade.
força resultante: A soma vetorial das forças sobre um objeto.
O mesmo impulso, 600 N s, distribuído por um tempo maior exige uma força menor
Escolha evidências que possam testá-lo
Impulso é igual à variação do momento linear.
Aumentar o tempo de frenagem para a mesma variação de momento reduz a força média.
Identifique as forças externas antes de aplicar a conservação do momento linear.
No laboratório: Desenhe um diagrama de corpo livre contendo apenas as forças sobre o objeto selecionado. Para medições com molas, adicione cargas em etapas dentro da faixa elástica e meça a extensão a partir da posição sem carga.
Trabalhe a partir de quantidades conhecidas
Dados: Um passageiro de 60 kg desacelera de 10 para 0 metros por segundo em 0.50 s. Δp = m(v-u) = 60(0-10) = -600 kg·m/s.
Força média F = Δp/Δt = -600/0.50 = -1,200 N.
O sinal indica que a força se opõe ao movimento inicial.
Sua vez: Um carrinho de 2 kg move-se a 3 metros por segundo. Encontre seu momento linear.
Verifique a conclusão e seus limites
Forças equilibradas não exigem que o objeto esteja em repouso.
Massa e peso têm unidades e significados diferentes.
Falso: Um objeto movendo-se com velocidade constante deve ter uma força resultante não nula. Pela primeira lei de Newton, velocidade constante — incluindo movimento uniforme — significa força RESULTANTE zero. Forças podem estar presentes, mas se equilibram; uma força resultante não nula alteraria a velocidade.
Chave:
A força resultante causa aceleração, não o movimento em si.
Impulso é igual à variação do momento linear.
Atenção: forças equilibradas não exigem que o objeto esteja em repouso.
Escreva a partir de um momento de 21 quilograma-metros por segundo
Um carrinho de 3 kg viaja a 7 metros por segundo e para em 0.30 s.
Encontre o momento linear e a força média. Velocidade constante exige força resultante nula.
Escreva a partir de uma variação de momento linear de 6 quilograma metro por segundo
Uma bola de 0.50 kg inverte sua velocidade de +6 para −6 metros por segundo em 0.25 s.
A variação do momento linear é 0.50 × (−12) = −6 kg m s⁻¹, então a força média é −6 ÷ 0.25 = −24 N — uma INVERSÃO altera o momento linear em duas vezes o valor de ida única.
Escreva a partir de uma distância de frenagem dividida em 36 metros
Em 20 m s⁻¹, o motorista reage por 0.60 s, depois freia por 24 m.
Distância de reação 20 × 0.60 = 12 m, total 12 + 24 = 36 m — a fadiga aumenta o primeiro termo, os freios desgastados o segundo.
Escreva a partir de um total conservado
Um carrinho de 2 kg em 3 m s⁻¹ acopla a um carrinho parado de 1 kg.
Momento linear total 6 kg m s⁻¹ = 3 kg × v, logo v = 2 m s⁻¹ — o par compartilha o momento; o mais rápido não o retém.
Explorar
Same impulse, different stopping time
Start with the 60 kg passenger stopping from 10 m/s in 0.50 s. Compare a longer change time; signed momentum change stays fixed while average force changes.
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