Projete uma almofada de queda para um pequeno equipamento recreativo: uma criança de massa m = 28 kg pode cair…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete uma almofada de queda para um pequeno equipamento recreativo: uma criança de massa m = 28 kg pode cair de altura h = 1,50 m. Use g = 10 m/s². Considere que o acolchoamento deve limitar a desaceleração média a a_max = 30 m/s² (aprox. 3 g). Calcule (com fórmulas) a velocidade de impacto, a energia de impacto, a força média e a espessura mínima d do acolchoamento. Além disso, explique sucintamente por que esses valores garantem segurança e que margem prática considerar.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Velocidade de impacto: v = v(2·g·h) = v(2·10·1,50) = v30 ˜ 5,48 m/s. 2) Energia de impacto: E = 1/2·m·v² = 0,5·28·(5,48)² = 0,5·28·30 = 420 J. 3) Força média: F_média = m·a_max = 28·30 = 840 N. 4) Espessura mínima: usar v² = 2·a_max·d ? d = v²/(2·a_max) = 30/(2·30) = 30/60 = 0,50 m. Interpretação: com d = 0,50 m o acolchoamento provoca desaceleração média = a_max, absorvendo E = 420 J, resultando em F_média ˜ 840 N. Para segurança prática, recomenda-se margem (ex.: aumentar d em 20–30% ou usar materiais com camadas de densidades diferentes) e verificar condições do material (degradação, compactação). Também considerar espalhamento de força por superfície maior e supervisão para reduzir altura de queda e frequência de exposição.
Explicação
Os cálculos realizados garantem que a almofada de queda é capaz de limitar a desaceleração da criança a um nível seguro, evitando lesões graves. A energia de impacto e a força média foram determinadas de forma a assegurar que o acolchoamento absorva a energia de forma eficaz. A espessura mínima do acolchoamento foi projetada com uma margem de segurança, considerando a variabilidade nos materiais e condições de uso.
Raio-X da questão
energia de impacto e força média
avaliacao
energia de impacto · força média
Revisar as fórmulas de energia potencial e cinética.
O aluno pode confundir a força média com a força gravitacional, não aplicando corretamente as fórmulas para calcular a desaceleração e a espessura do acolchoamento.
saude
pensamento_critico
cotidiano
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