Impulso e Quantidade de Movimento

Estudamos, até agora, a existência de várias grandezas físicas que se inter-relacionam. Passaremos a estudar agora a relação entre a força aplicada a um corpo com o intervalo de tempo de sua atuação e seus efeitos.

Veremos que as grandezas Impulso e Quantidade de Movimento são dimensionalmente iguais e são extremamente importantes para entendermos melhor o nosso dia-a-dia.

Impulso

O Conceito Físico Impulso está relacionado com a força aplicada durante um intervalo de tempo. Ou seja, quanto maior a força maior o impulso e quanto maior o tempo que você aplica maior será o impulso.

Força Constante:

Um rebatedor de beisebol ao rebater a bola, aplica uma força com o taco durante um pequeno intervalo de tempo na bola. A mesma coisa ocorre com o jogador de golfe. Já o jogador de futebol americano também aplica durante um intervalo de tempo uma certa força ao chutar a bola.

Portanto o Impulso é calculado da seguinte forma:

Unidade no SI:

I ® Impulso => Newton x segundo (N.s)

F ® Força constante => Newton (N)

Dt ® Intervalo de tempo => segundo (s)

É fácil notar que o Impulso é uma grandeza que necessita de direção e sentido para sua total caracterização, portanto ela é uma grandeza vetorial.

Características:

Módulo ® I = F . Dt

Direção ® igual à direção da força.

Sentido ® igual ao sentido da força.

Força Variável

No caso em que a força aplicada sobre o corpo seja variável não podemos utilizar a fórmula anterior para resolver, então como faremos ?

A resposta é aquela utilizada para o cálculo do trabalho de forças variáveis, ou seja, determinar o gráfico e calcular a área.

Quantidade de Movimento

Em certas situações a Força não é tudo.

Quando um jogador de voleibol “corta” uma bola ele transfere algo para ela. Esse algo que ele transfere para a bola é a grandeza física denominada quantidade de movimento.

A grandeza quantidade de movimento envolve a massa e a velocidade. Portanto uma “cortada” no jogo de voleibol será mais potente quanto maior for a velocidade no braço do jogador, pois é exatamente o movimento do braço que está sendo transferido para o movimento da bola.

Como Calculamos a Quantidade de Movimento de um corpo ?

Q = m . v

Unidade no SI:

Q ® Quantidade de Movimento => quilograma x metro por segundo (kg.m/s)

m ® massa => quilograma (kg)

v ® velocidade => metro por segundo (m/s)

Quantidade de Movimento é uma grandeza vetorial, portanto precisamos além do módulo sua direção e sentido.

Características:

Módulo ® Q = m . v

Direção ® igual à direção da velocidade.

Sentido ® igual ao sentido da velocidade.

Teorema do Impulso

Embora no fim desta parte de nosso estudo nós cheguemos a uma expressão matemática, o conceito do Teorema do Impulso é muito mais importante do que a matemática dele.

Observemos a sequência abaixo:

Imagine uma criança num balanço com uma certa velocidade. Imagine também que num certo instante o pai desta criança aplica-lhe uma força durante um intervalo de tempo, ou seja, lhe dá um impulso. O resultado do impulso dado pelo pai é um aumento na quantidade de movimento que o menino possuía. O teorema do impulso diz que se pegarmos o “movimento” que o menino passou a ter no final e compararmos com o “movimento” que ele tinha veremos que ele ganhou um certo “movimento” que é exatamente o impulso dado pelo pai.

Colocamos a palavra movimento entre aspas, pois na realidade é a quantidade de movimento.

O Teorema do Impulso é válido para qualquer tipo de movimento. Entretanto iremos demonstrá-lo para o caso de uma partícula que realiza um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV).

Retomando o desenho do balanço:

TEOREMA DO IMPULSO

O impulso resultante comunicado a um corpo, num dado intervalo de tempo, é igual à variação na quantidade de movimento desse corpo, no mesmo intervalo de tempo.

Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento

Os Princípios de Conservação, em física, são extremamente importantes para melhor compreensão dos fenômenos do dia-a-dia e ajudam muito na resolução de problemas complexos.

Neste caso é necessário que saibamos o conceito de Sistema Isolado; sistema no qual a resultante das forças externas que atuam sobre ele é nula.

Antes de enunciarmos este princípio, vejamos sua demonstração.