(Dissertativa) Descreva um procedimento físico para determinar se o sistema de frenagem de uma pequena…

Questão

(Dissertativa) Descreva um procedimento físico para determinar se o sistema de frenagem de uma pequena tirolesa infantil é seguro: forneça cálculos que estimem velocidade de chegada, energia cinética, força média de frenagem e indique limites seguros a considerar. Use g = 10 m/s² e proponha valores numéricos para m, alturas e distância de frenagem.

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

Resposta esperada

escolher m = 20 kg, h1 = 3,0 m, h2 = 0,5 m ? ?h = 2,5 m. Velocidade ao fim v = v(2·g·?h)=v(2·10·2,5)=v50˜7,07 m/s. Energia cinética E_k = ½·m·v² = 0,5·20·(7,07)² = 500 J. Se frenagem ocorrer em s = 1,20 m, trabalho do freio W = -E_k ? força média de frenagem F_f = E_k/s = 500/1,20 ˜ 417 N (direção oposta ao movimento). Comparar F_f com limites: resistência do arnês e ancoragens (por exemplo, cargas de ruptura > 3 kN) e conforto (forças de frenagem devem ser reduzidas por desaceleração aceitável a ˜ F_f/m ˜ 20,8 m/s² ˜ 2,1·g — muito alta). Conclusão: se a desaceleração excede ~1 g ou se a força no ponto de ancoragem supera capacidades de projeto, o sistema precisa de dispositivo de dissipação adicional; recomende aumentar distância de frenagem ou usar absorvedor de energia para reduzir F_f e a para valores seguros (?1 g).

Explicação

A resposta apresenta um procedimento sistemático para avaliar a segurança do sistema de frenagem, utilizando princípios da física como energia cinética e força média de frenagem. Os cálculos demonstram como as variáveis envolvidas, como massa, altura e distância de frenagem, influenciam a força exercida durante a desaceleração. Além disso, a comparação dos resultados com limites de segurança garante que a análise leve em consideração a integridade do equipamento e o conforto dos usuários.

Raio-X da questão

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