Disserte: proponha e calcule uma sequência segura de giro lento para uma criança de 4–5 anos (modelo ponto…

Questão

Disserte: proponha e calcule uma sequência segura de giro lento para uma criança de 4–5 anos (modelo ponto massa m = 18 kg) segurada a r = 0,50 m. Planeje aceleração angular até ? = 1,20 rad/s em t = 2,0 s e estime: momento de inércia I, torque médio t aplicado, força centrípeta Fc no estado final, variação de energia rotacional ?K e potência média. Comente brevemente sobre segurança.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo: massa pontual m em r. I = m·r² = 18·0,50² = 4,50 kg·m². a = ?/ t = 1,20/2,0 = 0,60 rad/s². t = I·a = 4,50·0,60 = 2,70 N·m. Fc = m·r·?² = 18·0,50·1,20² = 12,96 N. Energia rotacional ?K = ½·I·?² = 0,5·4,50·1,44 = 3,24 J. Potência média P = ?K / t = 3,24/2,0 = 1,62 W. Segurança: Fc << m·g (12,96 N << 180 N), torque e potência baixos; interpretar aceleração suave e comunicação com a criança, manter piso com atrito adequado e visão do eixo para estabilidade.

Explicação

A solução apresentada utiliza fórmulas físicas apropriadas para calcular o momento de inércia, torque, força centrípeta, variação de energia rotacional e potência média, garantindo a precisão dos resultados. Além disso, a análise de segurança é fundamental, pois considera a relação entre a força centrípeta e o peso da criança, além de enfatizar a importância de um ambiente seguro durante a atividade. A abordagem cuidadosa e os cálculos demonstram que a proposta é viável e segura para a faixa etária em questão.

Raio-X da questão

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