Durante uma atividade de mobilidade urbana em uma ciclofaixa, um estudante e sua bicicleta apresentam massa…

Questão

Durante uma atividade de mobilidade urbana em uma ciclofaixa, um estudante e sua bicicleta apresentam massa total de 80 kg. Ao perceber um obstáculo, ele aciona os freios e reduz sua velocidade de 8 m/s para zero em 2,0 s. O professor destaca que o capacete ajuda a proteger a cabeça em uma eventual queda e que freios bem regulados contribuem para controlar a desaceleração da bicicleta. Com base nessa situação, qual alternativa apresenta corretamente o módulo da força média resultante associada à frenagem e a relação entre os equipamentos de segurança e a redução de riscos?

1. A) A aceleração média tem módulo de 8 m/s², pois corresponde diretamente à velocidade inicial. Desse modo, a força média é 640 N, e freios bem regulados não alteram a segurança porque apenas diminuem a velocidade.
2. B) A aceleração média tem módulo de 4 m/s², pois a velocidade varia 8 m/s em 2,0 s. Assim, o módulo da força média resultante é 320 N, calculado por F = 80 · 4. O capacete reduz a possibilidade de lesões na cabeça em uma queda, enquanto freios bem regulados ajudam a controlar a frenagem.
3. C) A aceleração média tem módulo de 2 m/s², pois a velocidade inicial deve ser dividida pelo dobro do intervalo. Assim, a força média é 160 N, e o capacete substitui a manutenção dos freios na prevenção de quedas.
4. D) A aceleração média tem módulo de 4 m/s², mas a força deve ser obtida dividindo a massa pela aceleração. Assim, a força média é 20 N, e o capacete e os freios reduzem igualmente o impacto da queda.
5. E) A aceleração média é nula, porque a bicicleta termina parada. Portanto, a força média durante a frenagem também é nula, embora o capacete possa ser útil apenas para manter o equilíbrio do ciclista.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados: massa total m = 80 kg, velocidade inicial v0 = 8 m/s, velocidade final v = 0 (a bicicleta para) e intervalo de tempo Δt = 2,0 s.
2. Calcule a aceleração média em módulo: a = |Δv| / Δt = (8 - 0) / 2,0 = 4 m/s² (a desaceleração tem módulo 4 m/s²).
3. Aplique a segunda lei de Newton para a força média resultante: F = m · a = 80 · 4 = 320 N.
4. Analise a relação com a segurança: o capacete protege a cabeça em uma queda, reduzindo a chance de lesões graves, e freios bem regulados permitem controlar a desaceleração de forma gradual, reduzindo riscos.
5. Conclusão: a alternativa B é a única que apresenta corretamente a aceleração de 4 m/s², a força de 320 N e a relação correta entre os equipamentos e a redução de riscos.
6. Por que as outras estão erradas: A usa a velocidade inicial como aceleração e afirma erradamente que os freios não alteram a segurança; C divide a velocidade pelo tempo de forma incorreta e diz que o capacete substitui os freios; D inverte a relação F = m · a ao calcular a força como m/a e iguala o efeito do capacete e dos freios; E confunde o estado final com a aceleração, que não é nula durante a frenagem, e atribui ao capacete uma função de equilíbrio que não está no enunciado.

💡 Dica: Calcule a aceleração antes de aplicar a fórmula da força.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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