Durante serviços em altura, uma chave de massa m = 1,5 kg cai de uma plataforma a h = 6,0 m sobre o capacete…
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
Durante serviços em altura, uma chave de massa m = 1,5 kg cai de uma plataforma a h = 6,0 m sobre o capacete de um trabalhador. Considere g = 10 m/s². Admitindo que o capacete absorve a energia deformando-se por d = 2,5 cm e que a área de contato efetiva é A = 0,015 m², calcule: (a) velocidade de impacto v (m/s); (b) energia cinética Ec (J) no impacto; (c) valor médio da força de impacto F (N) usando trabalho = força·distância; (d) pressão média P (Pa) sobre o capacete. Em seguida, discuta, com base nos resultados, duas medidas de controle de risco quantitativamente justificadas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Resolução modelo: 1) Velocidade ao atingir o capacete: v = v(2 g h) = v(2·10·6,0) = v120 = 10,95 ˜ 11,0 m/s. 2) Energia cinética: Ec = 1/2 m v². Como v² = 120, Ec = 0,5·1,5·120 = 0,75·120 = 90 J. 3) Força média (energia transformada em trabalho sobre d): W = F·d ? F = Ec / d. Com d = 0,025 m, F = 90 / 0,025 = 3600 N. 4) Pressão média sobre o capacete: P = F / A = 3600 / 0,015 = 240000 Pa = 2,4×10^5 Pa. Interpretação e medidas de controle (quantitativa): - Proteção coletiva/administrativa: impedir circulação sob locais de trabalho em altura (zona de exclusão). Se o trabalhador estivesse 2 m fora da área de risco, probabilidade de impacto seria reduzida a praticamente zero; esta é a medida que elimina o risco sem depender do EPI. - Equipamento de proteção individual + retenção de ferramentas: usar capacete adequado combinado com trava ou cordão de retenção para a chave. Para reduzir a força média pela metade (F_new = 1800 N), a distância de parada efetiva deveria dobrar: d_new = Ec / F_new = 90 / 1800 = 0,050 m (5 cm); capacetes com maior capacidade de deformação ou dispositivos antiqueda de ferramentas que limitem a velocidade (p.ex. cabo de retenção que reduz h efetiva) reduzem Ec proporcionalmente, diminuindo F e P. Estas medidas quantitativas guiam seleção de EPI e procedimentos de trabalho seguro.
Explicação
Os cálculos apresentados seguem os princípios da física, utilizando as fórmulas adequadas para determinar a velocidade de impacto, energia cinética, força média e pressão. A interpretação das medidas de controle de risco é fundamentada em análises quantitativas que demonstram como a implementação de barreiras físicas e equipamentos de proteção pode efetivamente reduzir a probabilidade e a severidade de acidentes. A abordagem prática e numérica reforça a importância de medidas de segurança no trabalho em altura, promovendo um ambiente mais seguro para os trabalhadores.
Raio-X da questão
energia cinética e impacto
avaliacao
energia potencial gravitacional · conservação de energia
Revisar as leis da física sobre energia e movimento.
O aluno pode confundir a energia cinética com a energia potencial, não aplicando corretamente as fórmulas para calcular a velocidade de impacto.
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