Pêndulo balístico – medir a velocidade de uma bala

O que mostra

O pêndulo balístico mede a velocidade de uma bala. A bala se crava em um bloco pendurado em uma colisão perfeitamente inelástica: a quantidade de movimento se conserva, m·v = (m + M)·V, mas a energia cinética não, e a fração M/(m + M) vira calor, som e deformação. Durante a oscilação a energia mecânica se conserva, então ½V² = gh. Juntando as duas etapas obtém-se v = (m + M)/m · √(2gh). O modelo despreza a resistência do ar e o atrito no eixo, considera a haste sem massa e supõe que a colisão termina antes de o bloco se mover.

Como usar

Ajuste Bala m, Velocidade v, Bloco M e Haste L, clique em Disparar e observe a régua de altura enquanto o bloco sobe. Compare as barras de quantidade de movimento antes e depois da colisão e depois as de energia. Em seguida marque Modo de medição (esconder v): clique em Disparar, leia h, calcule a velocidade da bala, digite em Sua velocidade calculada e clique em Verificar. Nova bala gera outra velocidade oculta.

Parâmetros que você pode mudar

• Massa da bala 2–50 g
• Velocidade da bala 100–900 m/s
• Massa do bloco 0,5–10 kg
• Comprimento da haste 0,5–3 m
• Modo de medição (esconder a velocidade da bala)

Perguntas para explorar

1. Por que não se pode aplicar a conservação da energia mecânica desde o voo da bala até o ponto mais alto do bloco?
2. Se você dobrar a massa M do bloco, como mudam a altura h e a fração de energia perdida?
3. Em quais formas de energia se transforma a energia cinética perdida na colisão?