Durante uma técnica de imobilização tipo 'armbar', modele o antebraço como uma barra rígida de comprimento L =…

Questão

Durante uma técnica de imobilização tipo 'armbar', modele o antebraço como uma barra rígida de comprimento L = 0,32 m e massa m = 3,0 kg, articulada no cotovelo. Um parceiro aplica força perpendicular F = 120 N no punho (extremidade distal). Suponha torque muscular máximo t_mus = 20 N·m. Calcule: (a) o torque externo t_ext; (b) a aceleração angular a do antebraço; (c) o tempo aproximado para girar 90° partindo do repouso. Use I = (1/3)mL² e t = r·F. Considere unidades SI.

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

Resposta esperada

Torque externo: t_ext = r·F = 0,32 m × 120 N = 38,4 N·m. 2) Momento de inércia (barra pivotada numa extremidade): I = (1/3)mL² = (1/3)·3,0 kg·(0,32 m)² = 0,1024 kg·m². 3) Torque resultante: t_net = t_mus - t_ext = 20 - 38,4 = -18,4 N·m (sinal negativo indica rotação no sentido do torque externo). 4) Aceleração angular: a = t_net / I = -18,4 / 0,1024 ˜ -180 rad/s² (valor absoluto ˜180 rad/s²). 5) Tempo para girar 90° (? = p/2 rad) a partir do repouso, com a constante: ? = ½at² ? t = sqrt(2?/|a|) = sqrt(p/|a|) ˜ sqrt(3,1416/180) ˜ 0,13 s. Conclusão: a muito grande e t muito curto indicam alto risco de lesão; para segurança deve-se reduzir F, aumentar capacidade muscular (t_mus) ou alterar a técnica para reduzir o braço de alavanca ou distribuir a força no tempo.

Explicação

A análise do torque externo e do torque muscular permite determinar a rotação do antebraço, considerando o momento de inércia como base para calcular a aceleração angular. A aceleração angular negativa indica que a força aplicada pelo parceiro gera uma rotação no sentido oposto ao movimento desejado, resultando em um tempo muito curto para a rotação de 90°, o que sugere um alto risco de lesão. Portanto, é fundamental ajustar a força aplicada ou a técnica utilizada para evitar lesões.

Raio-X da questão

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