Impulso: o que é, teorema e mais!

Compreender as matérias que englobam a Física clássica é fundamental para quem deseja fazer uma boa prova do Enem, até porque todo ano este tema é cobrado no Exame (seja por meio de questões conceituais, seja exigindo cálculos a partir de fórmulas). Deste modo, podemos destacar o impulso como um desses temas recorrentes no vestibular.

Podendo ser relacionado diretamente tanto com a intensidade da força sobre um corpo quanto com seu tempo de aplicação, vale citar inicialmente que o estudo do impulso nos ajuda a compreender melhor vários outros parâmetros físicos, como a quantidade de movimento e a segunda lei de Newton.

Sendo assim, confira abaixo o que é impulso, sua fórmula e exercícios resolvidos de Física sobre o tema. Acompanhe!

O que é impulso?

Na Física, impulso nada mais é do que uma grandeza que relaciona a interação de uma força sobre um objeto e seu respectivo tempo de aplicação.

Fórmula de impulso

O cálculo de impulso é muito simples. Basta aplicar a fórmula I = F x Δt, em que:

• I – impulso dado na unidade do sistema internacional por N (newton) x s (segundos);
• F – força de aplicação sobre o objeto mensurada em N;
• Δt – variação do tempo de aplicação da força sobre o corpo dado em s.

Ao contrário de uma grandeza escalar (a qual basta um número juntamente com uma unidade para defini-la totalmente), o impulso é uma grandeza vetorial. Em outras palavras, para definir por completo o impulso sobre um determinado corpo, é preciso saber mais do que seu módulo (valor numérico): precisamos saber a direção e o sentido da força de aplicação.

Impulso e quantidade de movimento

Também caracterizada por ser uma grandeza vetorial, a quantidade de movimento de um corpo é dada pelo produto entre a massa (em quilogramas kg) de um corpo por sua velocidade (em metros por segundo m/s).

Deste modo, como o impulso relaciona a aplicação de uma força (considerando o tempo atuante) sobre um corpo com as características de seu movimento, e a quantidade de movimento associa a massa do objeto com a sua velocidade de deslocamento, essas duas grandezas podem ser relacionadas de uma forma direta, como demonstraremos agora no teorema do impulso.

Cálculo da quantidade de movimento

Representada pela letra “Q”, a quantidade de movimento de um objeto pode ser calculada pela fórmula Q = m x V, em que:

• Q – quantidade de movimento dada no sistema internacional em kg x m/s;
• m – massa do corpo em questão dada em quilogramas kg;
• V – velocidade do objeto medida sempre em metros por segundo m/s.

Teorema do impulso

O teorema do impulso determina que o impulso I de um objeto pode ser dado pela diferença entre a sua quantidade de movimento final pela quantidade de movimento inicial.

Desta forma, de acordo com o teorema do impulso, I = Q2 – Q1, em que:

• I – impulso do corpo dado em N x s;
• Q1 – quantidade de movimento inicial do corpo, dada em kg x m/s;
• Q2 – quantidade de movimento final do corpo, dada em kg x m/s.

Choque

Na Física clássica, há 3 tipos de colisões mecânicas: colisão inelástica; colisão parcialmente inelástica e colisão perfeitamente elástica.

Colisão inelástica

É o tipo de colisão em que os corpos após o choque seguem juntos, ou seja, ambos com a mesma velocidade. Além disso, neste tipo de choque, a energia cinética do sistema diminui, uma vez que há dissipação energética durante o choque (atrito, som etc.).

Colisão parcialmente inelástica

Já neste choque, após a colisão os corpos se movimentam separadamente, com diferentes velocidades. Vale destacar também que há perda de energia cinética, isto é, a energia cinética inicial é maior que a energia cinética final do sistema.

Colisão perfeitamente elástica

Por fim, temos a colisão perfeitamente elástica, a qual é caracterizada pelos corpos seguirem separados após o choque, mas o conjunto não perde energia cinética durante a colisão.

Coeficiente de restituição

Dado pela letra “e”, o coeficiente de restituição é um número (que não carrega nenhuma unidade) que está relacionado com a quantidade de energia dissipada durante a colisão. Desta forma, para o cálculo do coeficiente de restituição, devemos aplicar a fórmula e = Vf/Va, em que:

• e – coeficiente de restituição;
• Vf – velocidade de afastamento entre os corpos;
• Va – velocidade de aproximação entre os corpos.

Exercícios: Física impulso

Veja agora como o impulso e a quantidade de movimento podem aparecer na prova do Enem e em outros vestibulares:

1) Sobre uma partícula de 8 kg, movendo-se a 25m/s, passa a atuar uma força constante de intensidade 2,0 x 10²N durante 3s no mesmo sentido do movimento. Determine a quantidade de movimento desta partícula após o término da ação da força.

Solução

Aplicando o teorema do impulso:

I = Q2 – Q1

Como I = F.∆t, temos:

F.∆t = Q2 – Q1

2,0 x 10² x 3 = Q2 – 25 x 8

Q2 = 600 + 200

Q2 = 800 kgm/s.

2) Uma partícula se move com velocidade uniforme V ao longo de uma reta e choca-se frontalmente com outra partícula idêntica, inicialmente em repouso. Considerando o choque elástico e desprezando atritos, podemos afirmar que, após o choque:

a) as duas partículas movem-se no mesmo sentido com velocidade V/2.

b) as duas partículas movem-se em sentidos opostos com velocidades – V e + V.

c) a partícula incidente reverte o sentido do seu movimento, permanecendo a outra em repouso.

d) a partícula incidente fica em repouso e a outra se move com velocidade v.

e) as duas partículas movem-se em sentidos opostos com velocidades – v e 2v.

Solução

Alternativa correta letra “d”. Em uma colisão perfeitamente elástica com corpos idênticos, existe a troca de velocidades, logo, a partícula incidente passa a ficar em repouso e o outro corpo assume a velocidade v.

Portanto, após a leitura, percebemos que a matéria de Física impulso precisa ser estudada com bastante empenho, até porque há vários outros conceitos da Física clássica que estão relacionados a ela. Vale relembrar, também, que este tema comumente aparece na prova do Enem, ou seja, é muito válido para quem deseja ser aprovado no vestibular.

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