Explique, do ponto de vista físico, por que usar um freio dinâmico (corda dinâmica ou amortecimento…

Questão

Explique, do ponto de vista físico, por que usar um freio dinâmico (corda dinâmica ou amortecimento controlado) reduz a força de pico em uma queda durante escalada. Use as relações entre energia potencial m·g·h, energia elástica ½ k x² e a relação impulso-força F·?t = m·?v; inclua um exemplo numérico breve (m, h, k) para ilustrar como maior deformação diminui F_max.

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

Resposta esperada

Ao sofrer uma queda de altura h, a energia m·g·h é convertida em energia elástica da corda: ½ k x² ˜ m·g·h; maior elongação x implica menor tensão máxima F_max = k·x. Ex.: m=70 kg, h=1,5 m ? E=70·10·1,5=1050 J. Com k=3000 N/m, ½ k x²=1050 ? x˜0,84 m e F_max=kx˜3000·0,84˜2,5 kN. Se a corda fosse quase rígida (x˜0,10 m), F_max˜k·0,10 seria muito maior; assim, corda dinâmica ou frenagem que aumenta ?t reduz a força média F˜m·?v/?t, protegendo a ancoragem e o praticante.

Explicação

A explicação aborda a conversão de energia potencial em energia elástica durante a queda, mostrando como a deformação da corda dinâmica reduz a força máxima. O exemplo numérico ilustra claramente a relação entre a elongação da corda e a força máxima, destacando a importância de um sistema que permita maior deformação. Além disso, a relação entre impulso e força demonstra como um tempo de desaceleração maior diminui a força média, protegendo tanto o escalador quanto a ancoragem.

Raio-X da questão

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