Um palete industrial de massa m = 20,0 kg desloca-se a v_i = 4,00 m/s. Para evitar danos, a força de impacto…
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
Um palete industrial de massa m = 20,0 kg desloca-se a v_i = 4,00 m/s. Para evitar danos, a força de impacto não deve exceder F_max = 800 N. a) Calcule o tempo mínimo ?t necessário para parar o palete sem ultrapassar F_max. b) Determine a desaceleração média a e a distância mínima de parada s. c) Proponha duas medidas de engenharia que aumentem ?t ou dissipem energia, justificando como contribuem ao desenvolvimento sustentável. Use J = ?p, F_média = J/?t, a = ?v/?t, s = v_i^2/(2|a|), ?E = 1/2 m v_i^2.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: ?p = m·v_i = 20,0×4,00 = 80,0 N·s. ?t_min = ?p/F_max = 80,0/800 = 0,10 s. a = -v_i/?t = -4,00/0,10 = -40,0 m/s². s = v_i²/(2|a|) = 16/(80) = 0,20 m. Energia a dissipar ?E = ½·20·4² = 160 J. Medidas: 1) Piso amortecedor (espuma viscoelástica ou camadas recicláveis) com espessura ˜0,20 m para alongar tempo de parada e absorver 160 J; 2) sistema de desaceleração progressiva (amortecedor a gás ou dissipador viscoelástico) que reduz picos de força e permite recuperação/reciclagem de materiais. Justificativa sustentável: usar materiais recicláveis e componentes reutilizáveis reduz desperdício e energia incorporada; projetar para recuperação de energia/reciclagem melhora eficiência no processo produtivo.
Explicação
Os cálculos apresentados seguem as leis da física, utilizando a conservação do momento e as relações entre força, massa e aceleração para determinar o tempo de parada, a desaceleração e a distância mínima. As medidas propostas visam aumentar o tempo de parada e dissipar a energia de forma eficiente, utilizando materiais que contribuem para a sustentabilidade ao serem recicláveis e reutilizáveis. Essa abordagem não apenas atende aos requisitos de segurança, mas também promove práticas que minimizam o impacto ambiental.
Raio-X da questão
movimento uniformemente variado
avaliacao
movimento uniformemente variado · forças e acelerações
Revisar as leis de Newton e conceitos de movimento uniformemente acelerado.
O aluno pode confundir a relação entre força, massa e aceleração, aplicando a fórmula de forma incorreta e não considerando a força máxima permitida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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