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Física

Calculadora do Pêndulo Balístico (Velocidade de um Projétil)

Velocidade de uma bala ou bola a partir de quanto oscila um bloco suspenso depois de a apanhar, com a altura atingida e a parte da energia perdida no impacto.

Resultados

Velocidade do projétil 164,3 m/s
Altura a que o bloco sobe 3,41 cm
Velocidade do bloco com o projétil logo após o impacto 0,818 m/s
Parte da energia do projétil perdida no impacto 99,50 %
Energia cinética do projétil 135 J
Como varia
Velocidade do projétilÂngulo máximo de oscilação 0 – 30. Velocidade do projétil: 0 → 325,824Velocidade do projétil0100200300400051015202530Ângulo máximo de oscilação (°)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

O pêndulo balístico divide um problema rápido em dois fáceis: a captura é uma colisão perfeitamente inelástica, em que o momento linear se conserva mas a energia não, e a oscilação que se segue é uma subida normal em que a energia se conserva. Voltando atrás a partir da altura obtém-se a velocidade do bloco e daí a do projétil. A maior parte da energia do projétil perde-se no impacto, a fração M ÷ (m + M), que para uma bala leve num bloco pesado é quase toda. É por isso que a oscilação do bloco parece minúscula comparada com a energia que lhe foi disparada.

Fórmula

m v = (m + M) V · ½ V² = g h · h = L (1 − cos θ) · v = (m + M) ÷ m × √(2 g L (1 − cos θ))

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
mbMassa do projétilg
bmMassa do bloco do pêndulokg
llComprimento do pêndulom
thÂngulo máximo de oscilação°
VVelocidade do projétilm/s
HAltura a que o bloco sobecm
VAVelocidade do bloco com o projétil logo após o impactom/s
LSParte da energia do projétil perdida no impacto%
KEEnergia cinética do projétilJ

Exemplo resolvido

  • Massa do projétil10 g
  • Massa do bloco do pêndulo2 kg
  • Comprimento do pêndulo1 m
  • Ângulo máximo de oscilação15 °
  • Velocidade do projétil164,3 m/s
  • Altura a que o bloco sobe3,41 cm
  • Velocidade do bloco com o projétil logo após o impacto0,818 m/s
  • Parte da energia do projétil perdida no impacto99,50 %
  • Energia cinética do projétil135 J

Limitações

  • A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
  • Misturar unidades é a causa de erro mais comum. Converta todos os valores para as unidades indicadas ao lado de cada campo antes de calcular.