Um praticante executa um chute cujo pé efetivo tem massa m_pé = 1,20 kg e atinge um saco com velocidade…

Questão

Um praticante executa um chute cujo pé efetivo tem massa m_pé = 1,20 kg e atinge um saco com velocidade inicial v = 6,0 m/s, parando após comprimir o saco s = 0,10 m. Assumindo desaceleração constante do pé até parar, calcule: (a) o trabalho realizado pelo saco sobre o pé (em J); (b) a desaceleração média (m/s²) e a força média de parada (N). Em seguida, discuta de forma fundamentada medidas físicas de segurança que reduzam o risco de lesão ao executar esse chute (considere aumento de distância de parada, uso de proteções e técnica). Forneça fórmulas e unidades SI.

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

Resposta esperada

Cálculos: energia cinética inicial do pé K = ½·m·v² = 0,5·1,20·(6,0)² = 0,6·36 = 21,6 J. O trabalho realizado pelo saco sobre o pé é W = -?K = -21,6 J (sinal negativo indica perda de energia do pé). Desaceleração média: usar v² = 2·a·s ? a = -v²/(2·s) = -(6,0)²/(2·0,10) = -36/0,20 = -180 m/s² (sinal negativo indica oposição ao movimento). Força média de parada: F = m·a = 1,20·(-180) = -216 N; módulo 216 N, direção oposta ao movimento. Impulso: ?p = m·?v = 1,20·(0 - 6,0) = -7,2 kg·m/s, e F_avg·?t = ?p (se estimar ?t pode-se relacionar F e ?t). Medidas de segurança (física e técnica): 1) Aumentar a distância de parada (s): tatames mais deformáveis ou almofadas aumentam s, reduzindo |a| e |F| segundo a = v²/(2s), reduzindo risco de lesão; 2) Uso de proteções (coxim, caneleira): aumentam a área de contato e distribuem forças, reduzindo pressão p = F/A; 3) Treinar técnica para diminuir velocidade relativa de impacto ou rolar ao contato, reduzindo v inicial e portanto K ? v²; 4) Reforçar musculatura para aumentar capacidade de absorção de energia por contração (força interna gradual), reduzindo acelerações instantâneas; 5) Progressão de intensidade nos treinos e comunicação entre praticantes para evitar surpresas. Todas as medidas atuam sobre as grandezas F, a, s, v e A citadas nas fórmulas F = m·a, W = ?K, a = -v²/(2s) e p = F/A, e portanto podem ser quantificadas para reduzir risco de lesões.

Explicação

Os cálculos realizados utilizam as fórmulas da física para determinar a energia cinética, trabalho, desaceleração e força média, aplicando conceitos de conservação de energia e dinâmica. As medidas de segurança propostas visam aumentar a distância de parada e reduzir a força de impacto, minimizando o risco de lesões durante a execução do chute. Essas estratégias são fundamentadas em princípios físicos que relacionam força, aceleração e área de contato, permitindo uma abordagem prática e segura no treinamento.

Raio-X da questão

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