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Física3ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Um praticante de m = 70 kg sofre um torque t = 150 N·m que tende a girar seu corpo durante um arremesso…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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 praticante de m = 70 kg sofre um torque t = 150 N·m que tende a girar seu corpo durante um arremesso. Aproximando o praticante por I ˜ m·r², calcule a aceleração angular inicial a = t/I para (a) r = 0,30 m e (b) r = 0,45 m. Em seguida, proponha um protocolo de treino teórico e prático para reduzir a aceleração angular e minimizar risco de lesão, justificando fisicamente as medidas.

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

Resposta esperada

I = m·r² e a = t/I. Com m = 70 kg e t = 150 N·m: r1 = 0,30 m ? I1 = 70·0,09 = 6,3 kg·m² ? a1 = 150/6,3 ˜ 23,8 rad/s². r2 = 0,45 m ? I2 = 70·0,2025 = 14,175 kg·m² ? a2 = 150/14,175 ˜ 10,6 rad/s² (redução ˜ 56%). Interpretação: aumentar o momento de inércia I reduz a para o mesmo torque. Protocolo prático (progressivo): 1) Exercícios técnicos de extensão controlada de membros (abrir braços/pernas) para aumentar r e I, realizados em progressão com parceiro estático e depois dinâmico; 2) Fortalecimento de core e pescoço (pranchas, isometrias cervicais) para melhor controle muscular frente ao torque; 3) Treinos de rolagem e translação (ukemi/rolamento) para converter rotação em deslocamento e aumentar o tempo de desaceleração ?t, reduzindo aceleração e pico de forças; 4) Uso de tatame apropriado e progressão de intensidade; 5) Feedback e controle de torque do lançador (reduzir t por técnica e posicionamento). Justificativa física: a = t/I e redução de pico via aumento de I ou aumento de ?t (Impulso/variação de momento angular), além de controle muscular para distribuir forças e proteger estruturas. Procedimentos de segurança devem ser observados em todas as etapas.

Explicação

A explicação aborda a relação entre torque, momento de inércia e aceleração angular, mostrando como aumentar o momento de inércia pode reduzir a aceleração para um mesmo torque, o que é fundamental para prevenir lesões. O protocolo de treino proposto inclui exercícios que visam aumentar o momento de inércia e melhorar o controle muscular, além de técnicas para converter rotação em deslocamento, o que ajuda a minimizar o impacto das forças durante movimentos. A justificativa física reforça a importância de entender a dinâmica do movimento para implementar medidas de segurança eficazes.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil
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

aceleração angular

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

torque e aceleração angular · inércia e movimento rotacional

📚 Reveja

Revisar conceitos de torque e momento de inércia.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre torque e aceleração angular, aplicando a fórmula de forma incorreta ou não considerando a inércia corretamente.

🌎 Tema transversal

saude

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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