Uma criança numa tirolesa tem massa m = 35,0 kg; massa efetiva da cabeça m_h = 5,0 kg. Velocidade de impacto v…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma criança numa tirolesa tem massa m = 35,0 kg; massa efetiva da cabeça m_h = 5,0 kg. Velocidade de impacto v = 3,0 m/s. Capacete histórico (couro) comprime d1 = 0,010 m; capacete moderno (espuma polimérica) comprime d2 = 0,040 m. Use g = 10 m/s². a) Calcule as desacelerações médias a1 e a2 usando a = v²/(2·d). b) Calcule as forças médias de impacto F = m_h·a. c) Discuta, em termos físicos (energia E = ½·m_h·v² e impulso), por que a mudança histórica para espumas aumenta a segurança e as implicações para equipamentos e organização (inspeção, ajuste).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
v²=9,0 m²/s². a1=9/(2·0,010)=450 m/s² (˜45 g); F1=5·450=2250 N. a2=9/(2·0,040)=112,5 m/s² (˜11,25 g); F2=5·112,5=562,5 N. Energia E=½·5·9=22,5 J absorvida. Maior deformação (d) aumenta distância de desaceleração, reduz a e F, distribuindo o impulso e reduzindo pico de pressão sobre o crânio — explica a transição histórica para espumas poliméricas. Implicações práticas: especificar materiais com capacidade de absorção de energia, controle de desgaste, ajuste correto ao usuário e rotinas de inspeção e substituição para manter desempenho.
Explicação
A análise das desacelerações e forças médias mostra que o capacete moderno, ao comprimir mais, reduz significativamente a força de impacto no crânio, o que é crucial para a segurança. A relação entre energia absorvida e impulso evidencia que uma maior deformação permite uma desaceleração mais gradual, diminuindo o risco de lesões. Portanto, a escolha de materiais que absorvem energia e a manutenção adequada dos equipamentos são fundamentais para garantir a eficácia na proteção.
Raio-X da questão
desaceleração e impacto
avaliacao
desaceleração e impacto · energia e impulso
Revisar conceitos de força, energia e impulso em colisões.
O aluno pode confundir a relação entre a compressão do capacete e a desaceleração, não considerando a importância do material na absorção do impacto.
saude
pensamento_critico
cientifico
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