Durante uma brincadeira supervisionada, um bebê de massa m = 7,0 kg escorrega e cai verticalmente uma altura h…

Questão

Durante uma brincadeira supervisionada, um bebê de massa m = 7,0 kg escorrega e cai verticalmente uma altura h = 0,50 m antes de ser segurado pelo cuidador, que para o movimento ao alongar os braços numa distância d = 0,15 m (distância de desaceleração). Usando g = 10 m/s², calcule (mostrando todos os passos) a velocidade de impacto v = v(2gh), a desaceleração média a necessária para parar em d (com v² = 2·a·d) e a força média que o cuidador precisa aplicar F_cuidador = m·(a + g) para deter o bebê com segurança.

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

Resposta esperada

Passos e cálculo modelo: 1) Velocidade ao impacto: v = v(2·g·h) = v(2·10·0,50) = v(10) ˜ 3,162 m/s. 2) Desaceleração média necessária (módulo): a = v²/(2·d) = (3,162²)/(2·0,15) = 10 / 0,30 = 33,33 m/s² (direção para cima como desaceleração). 3) Força resultante necessária: F_reta = m·a = 7,0·33,33 = 233,3 N (direção para cima). 4) Força que o cuidador deve aplicar (considerando o peso m·g atuando para baixo): F_cuidador = F_reta + m·g = 233,3 + 7,0·10 = 233,3 + 70 = 303,3 N ˜ 303 N para cima. Comentário de segurança: essa força média indica a intensidade do esforço; para reduzir a força de impacto deve-se aumentar a distância de desaceleração d (amortecer com o corpo ou superfície acolchoada) ou diminuir a altura h. Use equipamentos e técnicas de contenção que mantenham o bebê seguro e respeitem seu conforto.

Explicação

A velocidade de impacto é calculada utilizando a fórmula da energia potencial gravitacional, que se transforma em energia cinética ao cair. A desaceleração média é obtida a partir da relação entre a velocidade ao impacto e a distância de desaceleração, garantindo que o bebê pare de forma segura. Por fim, a força aplicada pelo cuidador deve superar tanto a força de desaceleração quanto o peso do bebê, garantindo que ele seja segurado adequadamente.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Um bebê m = 10,0 kg sofre queda vertical de h = 1,0 m e é parado por um absorvedor que estica d = 0,50 m. Use g = 10…
• Uma criança de massa m = 10,0 kg desce verticalmente e é acolhida pelos braços do cuidador com velocidade v = 0,60 m/s…
• Descreva um procedimento seguro para auxiliar uma criança de massa m = 12,0 kg (~2 anos) a realizar uma queda frontal…
• Descreva uma sequência física e segura para ensinar uma queda rolada de um bebê (massa m = 9,0 kg) minimizando força de…
• Em uma atividade supervisionada de queda controlada, uma criança de massa m = 14,0 kg atinge o contato inicial das mãos…
• Em uma sequência suave de dança de salão para bebês, o cuidador segura um bebê de massa m = 7,0 kg e executa um 'dip'…