Física3ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Explique, com cálculos, como um tatame de EVA de espessura ?x = 0,04 m reduz a força média de impacto quando…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Explique, com cálculos, como um tatame de EVA de espessura ?x = 0,04 m reduz a força média de impacto quando um lutador de massa m = 60 kg cai verticalmente de altura h = 1,0 m. Use g = 10 m/s², energia E = m·g·h, v² = 2·g·h, aceleração média a = v²/(2·?x) e F = m·a. Considere desaceleração aproximadamente constante.

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

Resposta esperada

Energia antes do impacto: E = m·g·h = 60·10·1,0 = 600 J. 2) Velocidade ao atingir o tatame: v = v(2·g·h) = v(20) ˜ 4,47 m/s (v² = 20 m²/s²). 3) Aceleração média ao parar no tatame: a = v²/(2·?x) = 20/(2·0,04) = 20/0,08 = 250 m/s². 4) Força média de impacto: F = m·a = 60·250 = 15 000 N. 5) Comparação com superfície mais rígida (ex.: ?x = 0,005 m): a_rígido = 20/(2·0,005)=2000 m/s² ? F_rígido = 60·2000 = 120 000 N. Conclusão: o tatame de 0,04 m reduz a força média de impacto em um fator ˜8 (120 000/15 000), diminuindo risco de lesão ao aumentar a distância de desaceleração e reduzir a aceleração média.

Explicação

A análise considera a conversão da energia potencial em energia cinética durante a queda, permitindo calcular a velocidade de impacto e, em seguida, a desaceleração ao interagir com o tatame. A utilização de um material com maior espessura resulta em uma desaceleração média menor, o que reduz significativamente a força de impacto. Isso demonstra como a escolha do material e sua espessura são cruciais para a segurança em atividades de luta, minimizando o risco de lesões.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

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

força de impacto

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força média de impacto · energia potencial gravitacional

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de energia e força em quedas.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a força média de impacto com a força total, não considerando a redução proporcionada pelo tatame.

🌎 Tema transversal

saude

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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