Um praticante de luta, massa m = 72 kg, é projetado com velocidade horizontal v = 2,5 m/s e cai com componente…

Questão

Um praticante de luta, massa m = 72 kg, é projetado com velocidade horizontal v = 2,5 m/s e cai com componente vertical equivalente a queda livre de altura h = 0,90 m. Compare duas aterrissagens: A (impacto direto) com tempo de contato ?tA = 0,08 s e B (queda rolada) com ?tB = 0,30 s. Calcule: 1) energia mecânica total antes do impacto E = m·g·h + ½·m·v² (use g = 10 m/s²); 2) velocidade vertical antes do impacto v_v = v(2·g·h) e a variação de quantidade de movimento ?p ˜ m·v_v; 3) força média de contato aproximada F_cont ˜ m·g + ?p/?t para A e B; 4) explique fisicamente como a queda rolada reduz o pico de força citando impulso, tempo de contato, conversão de energia translacional em rotacional, torque e uso de alavancas para dissipar energia.

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

Resposta esperada

Cálculos: E_trans = ½·m·v² = 0,5·72·(2,5)² = 225 J. E_pot = m·g·h = 72·10·0,90 = 648 J. E_total = 873 J. Velocidade vertical v_v = v(2·g·h)=v(18)=4,24 m/s. ?p ˜ m·v_v = 72·4,24 = 305,3 kg·m/s. Força média (rede) F_avg_net = ?p/?t ? A: 305,3/0,08 = 3 816 N; B: 305,3/0,30 = 1 018 N. Força de contato aproximada F_cont = m·g + F_avg_net ? A: 720 + 3 816 = 4 536 N; B: 720 + 1 018 = 1 738 N. Redução percentual ˜ (4 536-1 738)/4 536 ˜ 61,7%. Explicação física: a queda rolada aumenta ?t e a distância sobre a qual a energia é dissipada (W = ?E), reduzindo a força média F ˜ ?p/?t. Além disso a técnica converte parte da energia translacional em rotação corporal (energia rotacional) e usa contato por múltiplos pontos/segmentos, aplicando torques (t = r×F) e alavancas musculares para distribuir e transformar energia em trabalho muscular, evitando pico de pressão sobre cabeça/coluna e diminuindo risco de lesão.

Explicação

Os cálculos demonstram que a energia total antes do impacto e a variação de quantidade de movimento são fundamentais para determinar a força média de contato durante a aterrissagem. A queda rolada, ao aumentar o tempo de contato e a distância de dissipação de energia, reduz significativamente a força média, minimizando o risco de lesões. Além disso, a conversão de energia translacional em rotacional e o uso de torques e alavancas musculares ajudam a distribuir a força de impacto de maneira mais segura.

Raio-X da questão

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