UFSC 2017 - Lançamento Cinemática

UFSC) Nos Jogos Olímpicos Rio 2016, a seleção brasileira de vôlei obteve a medalha de ouro após doze
anos da última conquista, com uma vitória de 3 sets a 0 sobre a Itália. O saque Viagem,
popularizado pelos jogadores brasileiros na Olimpíada de 1984, foi de fundamental importância para
o alto desempenho da equipe. Na figura abaixo, uma sequência de imagens ilustra a execução de
um saque Viagem, com indicação da posição do jogador e da posição correspondente da bola em
diversos instantes de tempo. O jogador lança a bola, cuja massa é de 0,3 kg, com velocidade
horizontal de 4,0 m/s e entra em contato novamente com ela a uma altura de 3,50 m acima do solo,
no instante 2,2 s. Esse contato dura apenas 0,02 s, mas projeta a bola com velocidade de módulo
V = 20 m/s. Considere: sen10° = 0,17 e cos10° = 0,98.

Com base na figura e nos dados acima, é correto afirmar que:
01. o módulo da força média de interação da mão do jogador com a bola é maior que o módulo
da força média de interação da bola com a mão do jogador.
02. o módulo da velocidade vertical da bola no momento em que o jogador entra em contato
novamente com ela é de 3,5 m/s.
04. a força média de interação da mão do jogador com a bola na direção horizontal é de
aproximadamente 234 N.
08. a força média de interação da mão do jogador com a bola na direção vertical é nula.
16. o trabalho realizado sobre a bola durante a interação é de aproximadamente 54,23 J.

GABARITO:

Alguém pode explicar porque eu considero a velocidade no eixo Y do 20m/s (depois do toque do jogador) e não do Vy antes do jogador relar na bola? Eu tinha interpretado por essa segunda opção, dessa forma, acabei não saindo do lugar tentando encontrar a velocidade inicial do eixo Y.
Eu também gostaria de saber o porquê da 16 estar certa, visto que ele analisa a variação da energia cinética no eixo X. Se eu tivesse analisando a velocidade resultante, daria o mesmo valor?

Boa noite, amigo,

Com relação a sua primeira pergunta (que se refere ao item 02. do exercício), podemos facilmente calcular o módulo da velocidade vertical após o contato do jogador: Vy = sen 10° * 20 = 0,17 * 20 = 3,4 m/s.
Assim, independente da interpretação, podemos afirmar que a alternativa é errada. Pois, se após o contato com o jogador a bola possui velocidade vertical de módulo 3,4 m/s, certamente a velocidade vertical é menor antes do contato - e portanto, é diferente de 3,5 m/s em ambas as interpretações.

Com relação ao item 16, gostaria que algum outro membro olhasse também. A energia cinética é uma grandeza escalar e não depende da direção em que o corpo se move, assim não é correto utilizar a velocidade horizontal apenas para calculá-la, isto é, não existe "energia cinética no eixo X". A energia cinética deveria ser calculada apenas com os 20 m/s.