Uma criança de massa m = 32,0 kg cai de altura h = 1,50 m usando um capacete antigo que deforma d1 = 0,020 m e…
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 = 32,0 kg cai de altura h = 1,50 m usando um capacete antigo que deforma d1 = 0,020 m e um capacete moderno que deforma d2 = 0,120 m. Use g = 10 m/s². Calcule energia de impacto, força média F = E/d e desaceleração média a = F/m para cada capacete e discuta como a evolução dos materiais/geometria afetou a segurança.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo: E = m·g·h = 32,0·10·1,50 = 480 J. F = E/d. Antigo: F1 = 480/0,020 = 2,4×10^4 N ? a1 = F1/32,0 = 750 m/s² (˜75 g). Moderno: F2 = 480/0,120 = 4,0×10^3 N ? a2 = 4,0×10^3/32,0 = 125 m/s² (˜12,5 g). Interpretação: aumentando d (espumas, estruturas que deformam, melhor distribuição de carga) diminui F e a, reduzindo risco de lesão; historicamente houve transição de materiais rígidos (menor d) para compósitos/espumas que dissipatam energia e melhoram segurança.
Explicação
A energia de impacto é calculada pela fórmula E = m·g·h, que determina a quantidade de energia que a criança acumula ao cair. A força média e a desaceleração média são inversamente proporcionais à deformação do capacete, mostrando que um maior deslocamento durante a colisão resulta em menores forças e desacelerações, o que diminui o risco de lesões. A evolução dos materiais e geometria dos capacetes, que agora incluem espumas e estruturas que deformam, permite uma melhor dissipação de energia, aumentando a segurança do usuário.
Raio-X da questão
energia de impacto e força média
avaliacao
energia potencial gravitacional · força e aceleração
Revisar conceitos de energia, força e desaceleração em quedas.
O aluno pode confundir a energia de impacto com a força média, calculando apenas um dos valores sem considerar a deformação dos capacetes.
saude
pensamento_critico
cientifico
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