Descreva uma sequência física e segura para ensinar, em brincadeira supervisionada, uma criança de massa m =…

Questão

Descreva uma sequência física e segura para ensinar, em brincadeira supervisionada, uma criança de massa m = 10,0 kg a rolar controladamente a partir de posição sentada, relacionando: variação de altura ?h, conversão de energia potencial em energia rotacional, redução do pico de força ao parar por aumento do momento de inércia e uso de impulso para amortecer. Use g = 10 m/s², ?h = 0,05 m; adote momento de inércia inicial I_i = 0,50 kg·m² e final I_f = 1,50 kg·m².

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

Resposta esperada

Sequência: 1) Começar com a criança sentada e instruir a tucking (reduzir altura) de ?h = 0,05 m para converter energia potencial em rotação controlada. Cálculo: ?U = m·g·?h = 10·10·0,05 = 5,0 J. 2) Essa energia fornece energia rotacional: ½·I_i·?² = ?U ? ? = sqrt(2·?U / I_i) = sqrt(2·5,0 / 0,50) = sqrt(20) ˜ 4,47 rad/s. 3) Para reduzir velocidade angular antes do contato, pedir que a criança estenda membros aumentando o momento para I_f = 1,50 kg·m²; conservação do momento angular (L = I·?) implica ?_f = I_i·? / I_f = 0,50·4,47 / 1,50 ˜ 1,49 rad/s, reduzindo energia rotacional e pico de força. 4) Para parar suavemente, aplicar um torque moderado durante tempo maior (?t maior) — impulso angular maior em tempo maior reduz força/tensão maxima: t·?t = ?L, analogamente J = ?p para componentes lineares. 5) Em termos práticos: progressão lenta, apoio das mãos do cuidador para guiar rotação, superfície acolchoada e aumentar tempo de desaceleração (segurar gradualmente) para diminuir pico de força e proteger a cabeça e coluna.

Explicação

A sequência apresentada demonstra a aplicação de conceitos de energia potencial e rotacional, mostrando como a conversão de energia e o aumento do momento de inércia podem ser utilizados para controlar a velocidade de rotação da criança. Além disso, enfatiza a importância do impulso angular na redução de forças durante a desaceleração, garantindo segurança ao evitar picos de força. A abordagem prática, com apoio e superfícies acolchoadas, complementa a teoria, promovendo um aprendizado seguro e eficaz.

Raio-X da questão

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