Projete um protetor de treino que reduza a força média de impacto de um chute controlado. Dado: massa efetiva…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete um protetor de treino que reduza a força média de impacto de um chute controlado. Dado: massa efetiva do chute m = 1,0 kg e velocidade de contato v = 6,0 m/s. Assuma desaceleração constante ao longo da espessura d = 0,020 m do protetor. Calcule (a) energia cinética E_k, (b) força média F_avg que o protetor deve absorver, e (c) tempo de parada t. Use E_k = ½ m v², trabalho W = F_avg·d = E_k, aceleração a = v²/(2d) e t = v/a.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo modelo: E_k = ½ m v² = 0,5·1,0 kg·(6,0 m/s)² = 0,5·36 = 18 J. Força média F_avg = E_k / d = 18 J / 0,020 m = 900 N. Aceleração média a = v²/(2d) = (6,0²)/(2·0,02) = 36/0,04 = 900 m/s². Tempo de parada t = v / a = 6,0 / 900 = 0,00667 s ˜ 6,7×10?³ s. Interpretação: com d = 0,02 m o protetor deve dissipar 18 J, resultando em força média alta; aumentar d ou prolongar tempo de contato (materiais viscoelásticos) reduz F_avg e risco de lesão.
Explicação
O cálculo da energia cinética determina a quantidade de energia que precisa ser dissipada pelo protetor para evitar lesões. A força média é obtida dividindo essa energia pela distância de desaceleração, e a aceleração média é calculada para entender a desaceleração necessária. O tempo de parada é importante para avaliar a eficácia do protetor, pois um tempo maior de desaceleração pode reduzir o impacto e o risco de lesões.
Raio-X da questão
energia cinética e força média
avaliacao
energia cinética · força média
Revisar as fórmulas de energia cinética e trabalho.
O aluno pode confundir a fórmula da energia cinética com a fórmula do trabalho, aplicando incorretamente os conceitos de força e distância.
ciencia_tecnologia
criatividade
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Em uma atividade experimental no laboratório de física, estudantes observam uma esfera metálica de 0,5 kg deslizando do…
- Durante um experimento prático em laboratório, dois estudantes posicionaram-se em patins sobre uma superfície lisa e bem…
- Durante o preparo de uma peça em um laboratório escolar, um estudante fixa um elástico em um suporte, puxa-o…
- Durante uma prova local de carrinhos de rolimã, estudantes observam que, ao descer uma rua levemente inclinada, seus…
- Em uma usina hidrelétrica, a água armazenada em um reservatório elevado é liberada para passar por turbinas, que geram…
- Durante a safra, trabalhadores colhem e carregam sacos de café de 60 kg por um percurso de aproximadamente 100 metros…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog