Impulso de uma força: o que significa?

Impulso é uma grandeza física que relaciona a força aplicada a um corpo por um determinado intervalo de tempo que ela atua sobre este corpo. Esta grandeza está presente no nosso dia a dia e podemos citar aqui vários exemplos.

Um chute em uma bola, assim como o arremesso de um lateral são os exemplos que estão presentes a todo momento, principalmente, nos finais de semana. Quantos pessoas estão participando, ou mesmo assistindo a uma partida de futebol?

No momento do chute enquanto o pé está em contato com a bola, este exerce uma força por determinado tempo e impulsiona a mesma. O impulso que a bola recebe tem a mesma direção e sentido da força aplicada pelo pé.  Da mesma forma um jogador ao bater um lateral procura dar a maior impulsão possível no momento do arremesso. E como ele faz isso?

A figura ao lado nos mostra isto: o jogador inclina o tórax para trás, juntamente, com as mãos segurando a bola. Com isto ele consegue dar um impulso maior, pois a inclinação do tórax serve como uma mola e ao mesmo tempo ele aplica força com as mãos sobre a bola por mais tempo, trazendo-a de trás para frente impulsionando ainda mais.

Mais como é definido a grandeza física Impulso?

Pelo que foi citado acima, por exemplo, no arremesso lateral, sabemos que a bola será arremessada mais longe se a força aplicada a ela for grande e se o tempo de aplicação dessa força sobre a bola for também grande, daí a necessidade do jogador trazê-la para atrás da cabeça para fazer um percurso maior, com isto ele consegue dá uma aceleração maior e por mais tempo.

Para uma força constante o impulso é definido da seguinte forma: I=F.Δt, e daí vemos que o impulso é uma grandeza vetorial que possui a mesma direção e sentido da força aplicada.  A definição dada é de um impulso sobre um corpo de uma força constante na mesma direção e sentido do movimento .

Vejamos uma representação desta grandeza aplicado a um corpo. A bola abaixo recebe uma força F no instante t1 e que atua até um instante t2.

Qual é a unidade desta grandeza?

I=F.Δt = newton . segundo = N.s  esta é a unidade do SI para esta grandeza.

Exercício/Exemplo

A figura acima é de um corpo que recebeu uma força constante de 20N em um intervalo de tempo Δt = 0,3s. Determine o módulo do impulso aplicado, a direção e o sentido.

Solução:

I=F.Δt = 20N. 0,3s =6N.s   A direção e sentido é o mesmo da força aplicada.

Duas forças agem simultaneamente sobre um corpo, conforme ilustração. Determine o impulso resultante sobre o corpo, sabendo-se que elas atuam durante Δt = 0,5s

Solução:

Podemos calcular o impulso de cada uma força e somar vetorialmente ou calcular a força resultante e depois o impulso desta força resultante e o resultado será o mesmo. A ilustração abaixo nos mostra o cálculo da força resultante e depois o cálculo do impulso.

E quando a força não for constante?

Quando a força aplicada a um corpo não for constante o cálculo desta grandeza física é determinada pelo cálculo integral, mas que não abordaremos aqui. A simbologia usada neste caso é mostrada abaixo e representa o impulso de uma força que depende do tempo aplicada a um corpo em um intervalo de tempo infinitesimal dt.

 

 

 

Cálculo do Impulso através da área sob a curva da Força X tempo.

Podemos calcular o impulso de uma força, seja ela constante ou de módulo variável com o tempo, apenas determinando a área sob essa curva.

Exercício/Exemplo

A força representada no gráfico em função do tempo é aplicada a um móvel em linha reta a partir do repouso. Determine o impulso da força em 20s de aplicação.

Solução:

Vemos que no intervalo de o a 20s a força é variável e, portanto, não podemos calcular o

impulso dado por I=F.Δt  teríamos que usar o cálculo integral. Mas, podemos calcular simplesmente usando o valor da área que numericamente igual ao Impulso da força no intervalo de tempo.

Agora que esta grandeza foi apresentada a você, que tal impulsionar os estudos fazendo exercícios?

Você seria capaz de estimar o impulso do chute em uma bola de futebol, cuja força do pé sobre ela varia de acordo com o gráfico abaixo ? deixe o seu comentário e sua estimativa.

 

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