Um motociclista tem massa da cabeça m_h = 5,0 kg. Em uma colisão frontal com velocidade v = 12 m/s o capacete…

Questão

Um motociclista tem massa da cabeça m_h = 5,0 kg. Em uma colisão frontal com velocidade v = 12 m/s o capacete absorve o impacto comprimindo ?s = 0,040 m. Usando v² = 2 a s e g = 10 m/s², calcule: (a) a aceleração média a (m/s² e em g), (b) a força média F sobre a cabeça, (c) a pressão média P se a área de contato A = 0,02 m². Em seguida, analise os riscos à integridade física e proponha medidas de segurança e melhorias no equipamento e comportamento para reduzir lesões.

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

Resposta esperada

Cálculos: v = 12 m/s, ?s = 0,040 m. Use a = v²/(2·?s). v² = 144 (m²/s²). a = 144/(2·0,040) = 144/0,080 = 1800 m/s². Em unidades de g: a/g = 1800/10 = 180 g. Força média sobre a cabeça: F = m_h·a = 5,0·1800 = 9000 N. Pressão média sobre área A = 0,02 m²: P = F/A = 9000/0,02 = 450000 Pa = 4,5·10^5 Pa. Análise de risco: aceleração média ~180 g é extremamente alta e tende a causar lesões cerebrais graves mesmo com capacete; força e pressão calculadas indicam grande transmissão de energia à cabeça. Recomendações físicas e de segurança: reduzir a energia do impacto (diminuir velocidade), aumentar a distância de deformação do capacete (maior ?s) para reduzir a aceleração via a = v²/(2·?s), usar capacetes certificados com maior capacidade de absorção de energia, adotar comportamento defensivo (reduzir velocidade em áreas de risco, manter distância), e sistemas auxiliares (airbags em jaquetas, proteção cervical). Mediadas de engenharia: superfícies de absorção de energia, projeto de casco com camadas progressivas de absorção e maior área de dispersão da força. Todas as medidas visam diminuir a aceleração e a força média transferida ao crânio e tecido cerebral, reduzindo a probabilidade de lesões graves.

Explicação

Os cálculos realizados demonstram a relação entre a velocidade de impacto, a compressão do capacete e a aceleração média, evidenciando os altos níveis de aceleração que podem resultar em lesões graves. A análise de risco destaca a importância de medidas de segurança, como a melhoria do design do capacete e comportamentos defensivos, para minimizar a força e a pressão sobre a cabeça durante um acidente. As recomendações visam aumentar a proteção do motociclista, reduzindo a probabilidade de lesões severas em caso de colisão.

Raio-X da questão

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