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Analise, do ponto de vista físico, um gesto coreografado para bebês em que o cuidador eleva verticalmente um…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Questão

Analise, do ponto de vista físico, um gesto coreografado para bebês em que o cuidador eleva verticalmente um bebê de massa m = 7,5 kg até uma altura h = 0,40 m em ?t = 0,80 s e, em seguida, realiza um movimento oscilatório vertical aproximado por um movimento harmônico simples de amplitude A = 0,12 m e período T = 0,80 s. Calcule: (a) trabalho realizado na elevação; (b) potência média durante a elevação; (c) aceleração média adicional além de g necessária para a subida e a força média exercida pelo cuidador (indique direção); (d) frequência do movimento oscilatório; e (e) discuta brevemente, com base nos resultados, possíveis impactos no conforto e segurança do bebê.

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

Resposta esperada

Dados: m = 7,5 kg, h = 0,40 m, ?t = 0,80 s, A = 0,12 m, T = 0,80 s, g = 10 m/s². (a) Trabalho contra a gravidade: W = m·g·h = 7,5·10·0,40 = 30 J. (b) Potência média: P_m = W/?t = 30 / 0,80 = 37,5 W. (c) Se a subida for feita com aceleração constante a (partindo e parando em velocidade zero), usa-se s = 0,5·a·t² ? a = 2s/t² = 2·0,40/(0,80)² = 0,8/0,64 = 1,25 m/s² (direção para cima). Força média vertical aplicada pelo cuidador: F_up = m·(g + a) = 7,5·(10 + 1,25) = 7,5·11,25 = 84,4 N (para cima). A força de apoio média excede o peso (m·g = 75 N) em ˜9,4 N. (d) Frequência do movimento harmônico: f = 1/T = 1/0,80 = 1,25 Hz. Velocidade angular ? = 2pf ˜ 7,85 rad/s. Aceleração máxima vertical do movimento harmônico: a_max = ?²·A ˜ (7,85)²·0,12 ˜ 7,4 m/s². Força de pico durante oscilação (quando a aponta para cima): F_peak = m·(g + a_max) ˜ 7,5·(10 + 7,4) ˜ 130,5 N. Discussão (conforto e segurança): o trabalho e a potência médios calculados são modestos (30 J, 37,5 W), mas a aceleração adicional média (1,25 m/s²) e, sobretudo, a aceleração máxima do movimento oscilatório (~7,4 m/s²) podem produzir forças de pico significativas (~130 N). Para bebês muito pequenos, picos de aceleração verticais elevados podem causar desconforto ou esforço cervical; recomenda-se movimentos mais lentos (maior ?t) ou menor amplitude A para reduzir a aceleração máxima e as forças de pico. Além disso, ritmos estáveis (f baixa) favorecem segurança e sincronização com sinais do bebê.

Explicação

Os cálculos realizados consideram as leis da física, como trabalho e potência, utilizando as fórmulas apropriadas para cada situação. A análise da aceleração adicional e da força média aplicada leva em conta a necessidade de superar a gravidade e garantir a segurança do bebê durante os movimentos. A discussão final destaca a importância de controlar a intensidade e a frequência dos movimentos para evitar desconforto e garantir a segurança do bebê.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

trabalho e potência

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

trabalho e potência · movimento harmônico simples

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de trabalho e potência em física.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a força média exercida com a força gravitacional, não considerando a aceleração adicional necessária para a subida.

🌎 Tema transversal

saude

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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