Durante uma atividade de pular corda (brincadeira popular), uma criança de massa m = 30,0 kg salta e, durante…

Questão

Durante uma atividade de pular corda (brincadeira popular), uma criança de massa m = 30,0 kg salta e, durante o contato com a corda, sua velocidade vertical muda de v_i = 0 para v_f = +1,20 m/s (para cima) em um intervalo ?t = 0,15 s. Considere g = 10 m/s². a) Descreva um procedimento experimental executável em sala para determinar ?t e ?v usando um smartphone e instrumentos simples. b) Usando os dados fornecidos, escreva as equações físicas (unidades SI) e calcule a força média F_med exercida pela corda sobre a criança durante o contato.

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

Resposta esperada

Procedimento experimental (resumo): filmar o salto com smartphone em modo câmera lenta; usar régua ou marcações no corpo para referência de escala; identificar frames do início e fim do contato para medir ?t (?t = nº frames·(1/fps)); estimar ?v diretamente pelo cálculo da diferença de velocidade entre frames ou determinando altura máxima alcançada antes/apos contato e usando v = sqrt(2gh) para obter v_f; repetir várias vezes e calcular média e incerteza. Cálculo teórico: equação do impulso (força média) considerando peso: (F_med - m·g)·?t = m·?v => F_med = m(?v/?t) + m·g. Substituindo: m = 30,0 kg; ?v = v_f - v_i = 1,20 - 0 = 1,20 m/s; ?t = 0,15 s; g = 10 m/s². Primeiro termo: m(?v/?t) = 30·(1,20/0,15) = 30·8,0 = 240 N. Peso: m·g = 30·10 = 300 N. Portanto F_med = 240 + 300 = 540 N. Relate incertezas: se ?t ou ?v tiverem erro relativo, propague para F_med; discutir fontes de erro (resolução de vídeo, movimento do corpo, atrito).

Explicação

O procedimento experimental descrito permite medir com precisão o intervalo de tempo e a variação de velocidade durante o salto, utilizando tecnologia acessível e métodos diretos de cálculo. As equações físicas aplicadas consideram a relação entre força média, variação de velocidade e peso da criança, resultando em um valor que reflete a interação da criança com a corda. A análise das incertezas e das possíveis fontes de erro garante a confiabilidade dos resultados obtidos.

Raio-X da questão

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