Solucions Física en context 2

Un cos de 4,2 kg es mou a una velocitat de v = 5 m·s^-1 en la direcció positiva de l'eix OX. De sobte, rep una empenta en la mateixa direcció i sentit. La força de l'empenta ve expressada pel gràfic de la següent figura.

(a) Interpreteu el gràfic Força-temps de la Figura, explicant com varia la força en els diferents intervals de temps.

En el gràfic es poden veure 3 intervals diferents:

Durant els 0,2 primers segons el cos rep una força que augmenta linealment amb el temps. Inicialment no rep cap força i al final de l'interval rep una força de 24N.

Des de 0,2 s fins a 0,4 s el cos rep una força constant de 24 N.

Finalment en les dues dècimes de segon posteriors( des de 0,4 s fins a 0,6 s) el cos rep una força que disminueix linealment amb el temps. Inicialment és de 24 N i al final és zero.

(b) Trobeu l'impuls que rep el cos.

L'impuls total el podem calcular a través de l'àrea de la figura:

(c) Calculeu la variació de la quantitat de moviment en l'interval de 0 a 0,6 s.

La variació de la quantitat de moviment és igual a l'impuls:

(d) Quina és la velocitat del cos quan la força deixa d'actuar?

A través de la quantitat de moviment podem calcular:

Com la velocitat inicial del cos és de 5 m/s tenim:

(e) Trobeu la força mitjana que actua sobre aquest cos en l'interval de 0 a 0,6 s.

El mòdul de la força mitjana el trobem a partir de: