Uma criança de massa m = 30,0 kg desce em rapel vertical de altura h = 5,00 m a partir do repouso. O…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Uma criança de massa m = 30,0 kg desce em rapel vertical de altura h = 5,00 m a partir do repouso. O dispositivo de frenagem exerce força de atrito média F_at = 120 N constante. Use g = 10 m/s². Calcule: (a) trabalho da força peso; (b) trabalho da força de atrito; (c) variação da energia mecânica. Em seguida, descreva medidas físicas e de projeto para aumentar a segurança da descida e reduzir impacto ambiental no ponto de ancoragem.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: W_p = m·g·h = 30·10·5 = 1500 J. W_at = -F_at·h = -120·5 = -600 J. Trabalho líquido W_net = W_p + W_at = 900 J ? ?K = 900 J. Velocidade final v = v(2·?K/m) = v(1800/30) = v60 ˜ 7,75 m/s. Medidas de segurança e redução de impacto (físicas/projeto): ajustar o freio para aumentar F_at de modo a reduzir v (usar relação a = g - F_at/m para checar aceleração máxima aceitável); empregar ancoragens redundantes e distribuídas para diminuir tensão em pontos isolados; usar cintas largas ou placas de apoio para reduzir pressão sobre solo/raízes e evitar erosão; priorizar ancoragens em rocha ou estruturas já consolidadas, minimizar perfurações desnecessárias, instalar plataformas de desembarque para diminuir dispersão de trilhas e recolher todo o material após a atividade.
Explicação
Os cálculos apresentados demonstram a aplicação das fórmulas de trabalho para forças envolvidas na descida, considerando tanto a força peso quanto a força de atrito, resultando na variação da energia mecânica. As medidas de segurança e de projeto propostas visam minimizar riscos durante a atividade e proteger o meio ambiente, garantindo que a ancoragem e o impacto no solo sejam adequadamente geridos. Essa abordagem integrada é essencial para promover a segurança dos praticantes e a conservação do espaço natural.
Raio-X da questão
trabalho e energia
avaliacao
trabalho e energia · forças e movimento
Revisar os conceitos de trabalho, energia e segurança em atividades de rapel.
O aluno pode confundir o trabalho da força de atrito com o trabalho da força peso, não considerando a direção das forças corretamente.
educacao_ambiental
pensamento_critico
cientifico
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