Durante montagem externa, um assento de transporte cai de h = 0,50 m com massa m = 12,0 kg. Uma almofada de…

Questão

Durante montagem externa, um assento de transporte cai de h = 0,50 m com massa m = 12,0 kg. Uma almofada de segurança comprime d = 0,03 m para parar a queda. Calcule a força média de impacto F_avg, usando g = 10 m/s² e energia potencial E = m g h convertida em trabalho F_avg·d.

1. A) A força média é 500 N, pois se considera o peso e a altura apenas.
2. B) E = m g h = 60 J, F_avg = E/d = 60 / 0,03 = 2,0×10³ N.
3. C) F_avg é 300 N, pois a compressão da almofada reduz o impacto significativamente.
4. D) A força média da almofada é 800 N, pois a massa é pequena e a altura não é tão grande.
5. E) A força média é 150 N, baseada no princípio de que materiais macios não precisam ser fortes.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Calcular a energia potencial gravitacional no início da queda: E = m g h = 12,0 x 10 x 0,50 = 60 J. Passo 2: Igualar a energia à energia absorvida pela almofada, que realiza trabalho resistente ao longo da compressão: F_avg x d = E. Passo 3: Isolar a força média: F_avg = E / d = 60 / 0,03 = 2000 N, ou seja, 2,0 x 10^3 N. Passo 4: Conferir a ordem de grandeza: o peso do assento é 120 N, e a força de impacto é cerca de 17 vezes maior, o que faz sentido porque a parada ocorre em apenas 3 cm. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A) o valor de 500 N não sai de nenhum cálculo com os dados do enunciado, pois ignora que a força depende da energia dividida pela distância de parada. C) reduzir a força exigiria aumentar a distância de parada, e 300 N não corresponde a E/d. D) 800 N não resulta de E/d com os dados dados, e a massa e a altura não são 'pequenas' ou 'grandes' em um sentido que altere o cálculo. E) 150 N corresponde a 60/0,40, valor que não aparece no enunciado. Conclusão: o resultado correto é a alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Calcule a energia potencial e iguale ao trabalho da força média.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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