Uma criança de massa m = 14 kg cai verticalmente sobre um colchão em atividade de luta adaptada a partir de h…

Questão

Uma criança de massa m = 14 kg cai verticalmente sobre um colchão em atividade de luta adaptada a partir de h = 0,50 m. Considere g = 10 m/s². A velocidade no impacto é v = v(2gh). Se o tempo de parada sem acolchoamento é ?t1 = 0,04 s e com acolchoamento ?t2 = 0,20 s, calcule as forças médias de parada F1 e F2 (F = m·?v/?t).

1. A) F1 ˜ 100 N; F2 ˜ 50 N
2. B) F1 ˜ 550 N; F2 ˜ 110 N
3. C) v = 3,162 m/s; F1 ˜ 1,106 N; F2 ˜ 221 N (F reduz ~5× com acolchoamento).
4. D) F1 ˜ 2,5 N; F2 ˜ 44 N
5. E) F1 ˜ 150 N; F2 ˜ 300 N

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Calcular a velocidade no impacto com v = raiz(2gh). Com g = 10 m/s² e h = 0,50 m, temos v = raiz(2 x 10 x 0,50) = raiz(10) ≈ 3,162 m/s.
2. Identificar a variação de velocidade na parada. A criança chega com v = 3,162 m/s e para completamente, então a variação em módulo é Δv = 3,162 m/s.
3. Aplicar a relação F = m·Δv/Δt para o caso sem acolchoamento, com Δt1 = 0,04 s. Temos F1 = 14 x 3,162 / 0,04 ≈ 44,27 / 0,04 ≈ 1106 N.
4. Aplicar a mesma relação com acolchoamento, Δt2 = 0,20 s. Temos F2 = 44,27 / 0,20 ≈ 221 N.
5. Verificar a relação entre as forças. A razão F1/F2 = Δt2/Δt1 = 0,20/0,04 = 5, ou seja, a força reduz cerca de 5 vezes com o acolchoamento, como indica a alternativa C. Assim, a alternativa C é a correta e coincide com o gabarito oficial.
6. Por que as outras estão erradas. A) os valores de força são muito pequenos para a situação, pois não usam corretamente a velocidade. B) a força calculada corresponde a usar metade da velocidade no impulso. D) os números não resultam da fórmula, pois a força foi multiplicada pelo tempo ou a fração foi tratada de forma incorreta. E) a força aumenta com o acolchoamento, o que contraria a relação inversa entre força e tempo de parada.

💡 Dica: Calcule a velocidade no impacto e aplique a fórmula da força média.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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