Explique, com base nas leis de Newton, como o cinto de segurança e o airbag reduzem lesões. Considere um…

Questão

Explique, com base nas leis de Newton, como o cinto de segurança e o airbag reduzem lesões. Considere um ocupante de massa 70 kg que passa de 20 m/s a 0 em 0,5 s; calcule aceleração média e força média e discuta o efeito de aumentar o tempo de desaceleração.

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

Resposta esperada

Cálculo da desaceleração média: a = ?v/?t = (0 - 20 m/s) / 0,5 s = -40 m/s² (˜ -4 g). Força média sobre o ocupante: F = m·a = 70 kg · (-40 m/s²) = -2800 N (módulo 2800 N). Energia cinética inicial a dissipar: E_k = ½ m v² = 0,5·70·(20)² = 14 000 J. Airbag e cinto aumentam o tempo e a distância de parada; por F = m·a, se o tempo de desaceleração aumenta (por exemplo para 1,0 s), a magnitude da aceleração e da força média reduzem pela metade (a ˜ -20 m/s², F ˜ -1400 N), diminuindo o pico de força e a probabilidade de lesões. O cinto distribui a força sobre o tórax/pélvis reduzindo pressão local; o airbag amplia a área de contato e alonga o tempo de impacto, reduzindo acelerações instantâneas. A ação-reação entre ocupante e dispositivo também garante que as forças internas entre corpo e sistema veículo ocorram em pares, enquanto a energia é dissipada por deformação e fricção, tornando o sistema mais seguro.

Explicação

A explicação aborda os conceitos de aceleração e força média, aplicando as leis de Newton para demonstrar como o aumento do tempo de desaceleração reduz a força sobre o ocupante, minimizando lesões. Além disso, descreve como o cinto de segurança e o airbag funcionam para distribuir a força e aumentar a área de contato, contribuindo para a segurança do ocupante. A relação entre a energia cinética e a dissipação dessa energia durante um impacto é fundamental para entender a eficácia dos dispositivos de segurança.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Disserte: usando as três Leis de Newton e o conceito de impulso, explique por que o cinto de segurança reduz a força…
• Um ocupante de 70 kg sofre uma colisão frontal a 72 km/h (20 m/s). Considere que, com cinto, a parada ocorre em d1 =…
• Um ocupante de carro (m = 70 kg) sofre colisão frontal a v = 72 km/h. Suponha v = 20 m/s (aprox. 72 km/h) e que o cinto…
• Um carro de 1 200 kg a 20 m/s colide e para. Compare a força média de frenagem se a parada ocorrer em ?t = 0,10 s e em…
• Um passageiro de massa m = 70 kg, em um carro que se desacelera, passa de v0 = 20 m/s a repouso em ?t = 0,50 s. Despreze…
• — Por que um airbag ajuda se ele nao impede o carro de parar? — perguntou um aluno ao ver um video de teste de colisao…

Todas as questões de Leis de Newton (Inércia, F=ma, Ação e Reação)