Questão 25 — Ondulatória — Propagação de Pulsos (Física) — Instituto Militar de Engenharia (IME) 2020

Física Ondulatória — Propagação de Pulsos

Instituto Militar de Engenharia (IME) 2020 Médio

Instituto Militar de Engenharia (IME) · Concurso de Formação e Graduação

Gabarito disponível

Figura 1 - Vista superior imediatamente antes do impacto: projetil com velocidade v se aproximando da fibra do tecido. Figura 2 - Vista superior após o impacto: fibra deformada em cone ao redor do projetil, com ângulo θ entre a fibra inclinada e a direção do projetil, raio r da depressão e raio R da região afinada.

Um projetil atinge um colete balístico sem perfurá-lo. A ação da fibra do tecido balístico no projetil está representada na figura acima. A deformação da fibra é transmitida pela propagação de pulsos longitudinais e transversais que se afastam radialmente do ponto de impacto, em que o projetil produz uma deformação em forma de cone no tecido. O pulso longitudinal, que se propaga ao longo da fibra, faz com que ela se deforme, afinando na direção radial. O pulso transversal, que se propaga com velocidade menor que a velocidade longitudinal, está associado à depressão. À medida que o projetil penetra no tecido, o raio r da depressão aumenta fazendo com que o material do colete se mova na mesma direção do projetil, mantendo o ângulo θ. Sabe-se que a velocidade do projetil logo após atingir o colete é dada pela função horária v(t) = 250 − 5 × 10⁶t [m/s].
Dados:
• velocidade do projétil antes do impacto: 250 m/s;
• velocidade do pulso longitudinal na fibra: 2000 m/s; e
• ângulo θ = 60°.
No instante em que a velocidade do projétil for nula, os raios aproximados das regiões deformadas pelo pulso transversal (r) e pelo longitudinal (R), são, respectivamente: