Física3ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Projete um sistema de frenagem para o final de uma tirolesa para crianças (massa máxima m = 40,0 kg) que…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Projete um sistema de frenagem para o final de uma tirolesa para crianças (massa máxima m = 40,0 kg) que chegam ao contraforte com velocidade v = 6,0 m/s e têm espaço útil de frenagem d = 2,0 m. Calcule a força média necessária e a energia a ser dissipada; proponha um fator de segurança e indique medidas físicas e ambientais para minimizar impacto na árvore de ancoragem e no solo.

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

Resposta esperada

Cálculo: energia cinética E = ½ m v² = 0,5·40·6² = 0,5·40·36 = 720 J. Força média requerida Favg = E/d = 720/2,0 = 360 N. Com fator de segurança 2 ? projetar para F = 720 N. Recomendações físicas: usar freio dissipativo (dispositivo de atrito controlado, dissipador hidráulico ou lana de amortecimento com absorção progressiva) que limite pico de força; conectar a ancoragens redundantes classificadas > F (ex.: 2× carga de projeto) e utilizar elementos de proteção (manguitos, placas) para evitar corte na casca. Distribuir carga com fitas largas para reduzir pressão (p = F/área) sobre tronco. Ambientais: evitar perfurações em árvores vivas; usar absorvedores removíveis e ancoragens em estruturas independentes quando possível; instalar placas de proteção do solo (tábuas/esteiras) para reduzir compactação; rotacionar locais de ancoragem e sinalizar área para reduzir trânsito; garantir remoção completa de materiais pós-atividade. Justifique escolhas: dissipação de energia controlada reduz pico de força sobre pessoa e ancoragem; aumento da área de contato e proteção mecânica minimizam dano à árvore e ao solo; fator de segurança cobre variações de velocidade e massa.

Explicação

A solução apresentada realiza os cálculos necessários para determinar a energia cinética e a força média de frenagem, considerando um fator de segurança que garante a segurança do sistema. As recomendações físicas e ambientais visam minimizar o impacto na árvore e no solo, utilizando dispositivos de frenagem apropriados e práticas de ancoragem que protegem o meio ambiente. A abordagem integrada assegura tanto a eficiência do sistema de frenagem quanto a preservação dos recursos naturais.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

frenagem em tirolesa

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

física das forças · energia e trabalho

📚 Reveja

Revisar as leis de Newton e conceitos de energia.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a força média necessária com a força de atrito, não considerando a energia dissipada corretamente.

🌎 Tema transversal

educacao_ambiental

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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