Durante uma queda controlada, um parceiro de massa m = 66 kg chega ao tatame com velocidade vertical v = 2,20…

Questão

Durante uma queda controlada, um parceiro de massa m = 66 kg chega ao tatame com velocidade vertical v = 2,20 m/s. O tatame comprime em média d = 0,60 m. Considerando g = 10 m/s², determine a força média normal N média exercida pelo tatame durante a parada e descreva duas medidas técnicas de segurança que reduzam a força de impacto, justificando fisicamente cada medida (use fórmulas e cálculos).

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

Resposta esperada

Cálculo da força média: energia cinética inicial KE = ½·m·v² = 0,5·66 kg·(2,20 m/s)² = 0,5·66·4,84 = 159,72 J. O trabalho da força resultante sobre a distância d é igual à redução da energia cinética: F_net·d = KE ? F_net = KE/d = 159,72 J / 0,60 m = 266,20 N (força líquida para desacelerar). A força normal média N_med deve equilibrar o peso e fornecer a força líquida: N_med = m·g + F_net = 66·10 + 266,20 = 660 + 266,20 = 926,20 N. Resultado: N média ˜ 9,26×10² N (unidade N). Medidas técnicas de segurança (com justificativa física): 1) Aumentar a distância/time de parada: flexionar joelhos e rolar ao tocar o tatame aumenta d e o tempo ?t da desaceleração, reduzindo a força média (pela relação F_net·d = ?KE ou pela 2ª lei média F_avg·?t = ?p). Exemplo: dobrar d reduziria F_net pela metade. 2) Distribuir e aumentar a área/tempo de contato: usar técnicas de rolar e distribuir contato para envolver mais articulações e ativar músculos, aumentando o tempo de colisão e diminuindo a força instantânea (impulso I = ?p constante, então maior ?t ? menor F_avg). Além disso, ativar músculos para criar contra-forças e amortecer reduz a aceleração relativa entre corpo e tatame, protegendo articulações. Essas medidas demonstram como modificar d e ?t reduz a força média e o risco de lesão.

Explicação

O cálculo da força média normal considera a energia cinética inicial e a distância de parada, aplicando a relação entre trabalho e energia. As medidas de segurança propostas, como aumentar a distância e o tempo de parada, reduzem a força média ao permitir uma desaceleração mais gradual, enquanto a distribuição do impacto por meio de técnicas de rolar diminui a força instantânea e protege as articulações. Essas abordagens são fundamentadas nas leis da física, que demonstram como a manipulação do tempo e da distância de impacto influencia a força exercida sobre o corpo.

Raio-X da questão

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