Durante uma simulação de queda controlada para crianças, uma criança de massa m = 20 kg cai de altura h = 0,60…

Questão

Durante uma simulação de queda controlada para crianças, uma criança de massa m = 20 kg cai de altura h = 0,60 m e é parada pelo tatame em distância d = 0,50 m. Usando g = 10 m/s² e assumindo que a energia potencial m·g·h é dissipada uniformemente pelo trabalho de parada F_avg·d, calcule a força média de impacto F_avg (N) e a aceleração média a (m/s²) durante a parada.

1. A) F_avg = 100 N; a = 5 m/s²
2. B) F_avg = 240 N; a = 12 m/s².
3. C) F_avg = 240 N; a = 6 m/s²
4. D) F_avg = 200 N; a = 10 m/s²
5. E) F_avg = 300 N; a = 15 m/s²

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Calcule a energia potencial inicial da criança: Ep = m·g·h = 20 · 10 · 0,60 = 120 J. Passo 2: Pelo enunciado, essa energia é dissipada pelo trabalho da força média de parada: F_avg · d = 120 J. Passo 3: Isole a força: F_avg = 120 / 0,50 = 240 N. Passo 4: Para a aceleração, use a segunda lei de Newton com a força média como resultante de frenagem: a = F_avg / m = 240 / 20 = 12 m/s². Passo 5: Confira por cinemática: a velocidade ao tocar o tatame satisfaz v² = 2·g·h = 12 (m/s)², e a desaceleração uniforme que para a criança em d é a = v² / (2·d) = 12 / 1,0 = 12 m/s², o que coincide com o resultado do passo 4. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A tem energia de 50 J por erro de multiplicação; C divide a força pelo dobro da massa; D confunde a força de impacto com o peso (200 N); E usa energia de 150 J em vez de 120 J. Passo 7: Sobre o gabarito: ele está correto, desde que se adote o modelo do enunciado, em que F_avg é a força resultante de parada. Se fosse considerado também o peso, a força líquida seria 240 − 200 = 40 N e a = 2 m/s², mas o enunciado não pede esse cálculo.

💡 Dica: Calcule a energia potencial e iguale ao trabalho de parada.

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Raio-X da questão

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