Impulso

De acordo com a segunda lei do movimento de Newton, a taxa de mudança do momento de um objeto é a força resultante externa atuando sobre ele. A mudança total no momento entre dois pontos no tempo depende tanto da força externa atuando sobre ele quanto do tempo durante o qual ela age. Descrevendo isso matematicamente, a mudança total no movimento de um objeto é proporcional ao vetor de força e ao tempo durante o qual ele é aplicado. Esse produto é chamado de impulso.

Além disso, pode-se demonstrar que o impulso total atuando em um objeto ao longo de um intervalo de tempo é igual à força externa média atuando sobre ele multiplicada pelo intervalo de tempo. Portanto, uma medição do impulso ajuda a calcular a força média que atua em um objeto durante esse intervalo. Por exemplo, cerca de 50.000 anos atrás, um meteorito de ferro-níquel de 25 metros colidiu com a Terra a uma velocidade de aproximadamente 12.800 metros por segundo, no deserto do norte do Arizona, nos Estados Unidos. O impacto criou uma grande cratera, com aproximadamente 1.200 metros de diâmetro e 170 metros de profundidade, com uma borda de 45 metros de altura em relação à planície do deserto circundante. Supondo que o impacto tenha durado no máximo dois segundos, é possível demonstrar que a força média que a Terra aplicou no meteorito durante a colisão foi de aproximadamente 3 trilhões de newtons!

Em outro exemplo, considere uma pessoa dirigindo um carro que colide frontalmente com um prédio e para. Se o veículo não tiver um airbag, o motorista colide com o carro em uma fração de segundo, e a força aplicada ao motorista durante esse tempo é enorme. Por outro lado, se o veículo estiver equipado com um airbag, isto aumenta o tempo de colisão. Portanto, embora a mudança total no movimento do motorista seja a mesma nos dois casos, a força resultante máxima sobre o motorista é menor, pois se estende ao longo de um maior período de tempo. Por esse motivo, os airbags se tornaram obrigatórios em todos os veículos de passageiros nos Estados Unidos desde 1991 e são cada vez mais comuns na Europa e Ásia desde meados da década de 1990.

Este texto foi adaptado de Openstax, University Physics Volume 1, Section 9.2: Impulse and Collisions.