Ao brincar em um equipamento baixo de escalada, uma criança de massa m = 25 kg pode cair de altura h = 1,00 m…

Questão

Ao brincar em um equipamento baixo de escalada, uma criança de massa m = 25 kg pode cair de altura h = 1,00 m. Usando g = 10 m/s², determine a espessura mínima d da almofada de proteção para que a desaceleração média da criança não exceda amax = 20 g (onde g = 10 m/s²). Explique os cálculos e recomende se d é suficiente para reduzir o risco de lesão.

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

Resposta esperada

Energia a dissipar E = m g h = 25·10·1,00 = 250 J. Trabalho da força média de parada Favg sobre distância d: Favg·d = E. Como Favg = m aavg e exigir aavg = amax = 20 g = 200 m/s², tem-se m·amax·d = E ? d = E/(m·amax). Substituindo: d = 250/(25·200) = 250/5000 = 0,05 m = 5,0 cm. Portanto, a almofada deve ter pelo menos 5 cm de curso efetivo que permita dissipar 250 J; recomenda-se usar espessura maior (por exemplo 7–10 cm) ou materiais com boa capacidade de amortecimento para margem de segurança e distribuição da força, reduzindo risco de lesões.

Explicação

Os cálculos demonstram que a energia de impacto da criança ao cair deve ser dissipada pela almofada de proteção, e a espessura mínima necessária foi determinada para garantir que a desaceleração não exceda o limite seguro. A escolha de uma espessura maior do que a mínima calculada é recomendada para aumentar a segurança, pois isso ajuda a distribuir a força do impacto e a reduzir o risco de lesões. Utilizar materiais com boa capacidade de amortecimento também contribui para uma proteção mais eficaz.

Raio-X da questão

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