Projetar e justificar, do ponto de vista da Física, um sistema seguro de ancoragem e frenagem para um grupo…

Questão

Projetar e justificar, do ponto de vista da Física, um sistema seguro de ancoragem e frenagem para um grupo que fará rapel de uma altura h = 25 m. Considere um praticante de massa típica m = 70 kg e explique como energia, forças e alongamento da corda influenciam o desenho do sistema (use fórmulas: W = m·g·h, F = m·a, P = W/t, F_avg ˜ W/?x, fator de queda = h_fall/L_rope).

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

Resposta esperada

Modelo: calcular energia potencial W = mgh = 70·10·25 = 17 500 J que deve ser dissipada; escolher corda dinâmica com alongamento ?x ˜ 4–6 m para reduzir força média F_avg ˜ W/?x (ex.: ?x=5 m ? F_avg ˜ 3500 N). Minimizar fator de queda (fall factor = h_fall/L_rope) usando ancoragens próximas e têxteis de segurança redundantes. Usar dispositivo de frenagem que converta energia por alongamento controlado (dinâmica da corda) e fricção no dispositivo; calcular potência P = W/t para estimar dissipação térmica se descida for rápida. Incluir redundância nas ancoragens, ângulos que reduzam carga vetorial (evitar ângulos agudos entre dois pontos de ancoragem que aumentem forças), e capacitar integrante que faz o nó de segurança e controle da mão de frenagem. Justifique escolhas com F = m·a e conservação de energia para limitar forças transmitidas ao praticante e aos pontos de ancoragem.

Explicação

O cálculo da energia potencial e a escolha de uma corda dinâmica são fundamentais para garantir que a força média aplicada durante a frenagem não exceda os limites seguros, evitando lesões. A minimização do fator de queda e a utilização de ancoragens adequadas ajudam a distribuir as forças de maneira eficiente, reduzindo o estresse nas ancoragens e no praticante. A consideração da potência e da dissipação térmica assegura que o sistema funcione de forma segura mesmo em descidas rápidas, mantendo a integridade do equipamento e a segurança do usuário.

Raio-X da questão

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