Em uma rodovia municipal, um caminhão de massa 5.0×10^3 kg viaja a 15 m/s e atinge uma barreira que reduz sua…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma rodovia municipal, um caminhão de massa 5.0×10^3 kg viaja a 15 m/s e atinge uma barreira que reduz sua velocidade para 5.0 m/s em 2.0 s. Calcule o impulso total recebido, a força média exercida e avalie se ampliar o tempo de parada para 10 s reduziria danos materiais e riscos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
p_i=5.0×10^3·15=7.5×10^4 kg·m/s; p_f=5.0×10^3·5=2.5×10^4 kg·m/s. Impulso J=?p=p_f-p_i= -5.0×10^4 kg·m/s (magnitude 5.0×10^4 N·s, sentido contrário ao movimento). Força média F_avg=?p/?t= -5.0×10^4/2.0 = -2.5×10^4 N (25 kN em sentido oposto). Se o tempo de parada for 10 s, F_avg = -5.0×10^4/10 = -5.0×10^3 N (5 kN), reduzindo muito a força média. A energia cinética perdida ?K = 0.5·m·(v_f^2 - v_i^2)=0.5·5.0×10^3·(25-225)= -5.0×10^5 J (500 kJ dissipados) — essa energia deve ser absorvida pelo veículo/barreira; aumentar o tempo de parada não altera a energia total dissipada, mas reduz a potência instantânea e as forças de pico, diminuindo danos estruturais e risco a ocupantes. Conclusão: ampliar tempo de parada é eficaz para reduzir danos e é consistente com práticas de segurança e sustentabilidade (materiais absorventes, zonas de impacto), pois diminui desperdício por reparos e risco ambiental.
Explicação
A análise do impulso e da força média mostra como a variação de velocidade do caminhão afeta as forças envolvidas na colisão. O aumento do tempo de parada reduz a força média, o que minimiza os danos materiais e os riscos para os ocupantes, sem alterar a quantidade total de energia dissipada. Essa abordagem está alinhada com práticas de segurança, que buscam absorver impactos de forma mais eficiente.
Raio-X da questão
impulso e força média
avaliacao
impulso e força média · movimento retilíneo uniforme
Revisar as fórmulas de impulso e força média em dinâmica.
O aluno pode confundir a relação entre impulso e força média, não considerando o tempo de parada na análise dos danos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cotidiano
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