Durante uma atividade lúdica de luta adaptada para crianças pequenas, um bebê de massa m = 10 kg é solto com…

Questão

Durante uma atividade lúdica de luta adaptada para crianças pequenas, um bebê de massa m = 10 kg é solto com velocidade horizontal v_x = 0,50 m/s a partir de altura h = 0,40 m sobre um tatame. Considere g = 10 m/s². Explique, com cálculos, como um acolchoamento esportivizado (espessura s = 0,10 m) altera desaceleração e força de impacto em comparação a um piso rígido (s = 0,02 m) e como a midiatização por câmera em slow motion (240 fps vs 30 fps) influencia a análise.

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

Resposta esperada

Dados: m=10 kg, h=0,40 m, v_x=0,50 m/s, g=10 m/s². v_y = v(2 g h)=v(8)=2,83 m/s. v = v(v_x²+v_y²)=v(0,25+8)=2,87 m/s. E_c = ½ m v² = 0,5·10·(2,87)² = 41,25 J. Desaceleração média: a = v²/(2 s). Para s=0,10 m: a = 8,25/0,2 = 41,25 m/s² ? F = m a = 412,5 N; t = v/a ˜ 0,070 s (˜17 quadros a 240 fps, ˜2 a 30 fps). Para s=0,02 m: a = 8,25/0,04 = 206,25 m/s² ? F ˜ 2062,5 N; t ˜ 0,014 s (˜3 quadros a 240 fps, <1 a 30 fps). Conclusão: o acolchoamento reduz desaceleração e força de impacto, aumentando o tempo de parada; a câmera em slow motion não altera forças, mas aumenta a resolução temporal, permitindo medir tempos e desacelerações que câmeras comuns não resolvem.

Explicação

A explicação aborda a relação entre a altura de queda, a velocidade adquirida e a desaceleração em função da espessura do acolchoamento, demonstrando como um material mais espesso reduz a força de impacto e aumenta o tempo de parada do bebê. A comparação entre as câmeras em diferentes taxas de quadros ilustra como a análise em slow motion permite uma melhor visualização e medição dos eventos, mesmo que as forças não sejam alteradas. Assim, a resposta apresenta cálculos precisos que fundamentam a conclusão sobre a segurança do acolchoamento e a importância da midiatização.

Raio-X da questão

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