Explique, usando equações da mecânica, por que a velocidade média em uma corrida de saco costuma ser menor que…

Questão

Explique, usando equações da mecânica, por que a velocidade média em uma corrida de saco costuma ser menor que em uma corrida normal. Considere efeitos sobre o centro de massa, trabalho de forças não conservativas (atrito interno e perda de energia em saltos) e frequência/alcance dos passos.

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

Resposta esperada

Resposta-modelo: A velocidade média v_med do corredor refere-se ao deslocamento do centro de massa x_cm por tempo: v_med = ?x_cm/?t. Em corrida normal, grande parte da energia metabólica é convertida em energia cinética K = ½ m v² e energia potencial durante oscilações verticais. Na corrida de saco, há perdas adicionais W_nc por atrito saco-corpo e colisões inelásticas entre o saco e o solo, de modo que o trabalho total disponível para aumentar K é reduzido: ?K = W_conservativo + W_nc (com W_nc < 0). Assim, para mesma energia fornecida pelo corredor, v é menor porque ½ m v² reduzido pelo termo W_nc leva a v = sqrt((2(?K))/m). Além disso, a amplitude do passo (s) e a frequência (f) mudam: v = s·f; o saco limita s e reduz f por instabilidade, diminuindo v. Impulsos de apoio também são menos eficientes: ??p = F_impulso·?t; forças de reação são menores/menos direcionadas, reduzindo ?p disponível para aceleração horizontal. Conclui-se que perdas não conservativas e limitação geométrica do movimento reduz v_med em corrida de saco em relação à corrida livre. (Usar g = 10 m/s² quando necessário para estimativas.)

Explicação

A explicação aborda como a energia disponível para aumentar a velocidade é afetada por forças não conservativas, como atrito e colisões, que reduzem a energia cinética. Além disso, a limitação na amplitude e frequência dos passos devido ao saco contribui para uma diminuição na velocidade média. Por fim, a eficiência dos impulsos de apoio é comprometida, resultando em menor aceleração horizontal.

Raio-X da questão

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