Física2ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Explique, com base nas leis de Newton, como o cinto de segurança e o airbag reduzem lesões. Considere um…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

Explique, com base nas leis de Newton, como o cinto de segurança e o airbag reduzem lesões. Considere um ocupante de massa 70 kg que passa de 20 m/s a 0 em 0,5 s; calcule aceleração média e força média e discuta o efeito de aumentar o tempo de desaceleração.

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

Resposta esperada

Cálculo da desaceleração média: a = ?v/?t = (0 - 20 m/s) / 0,5 s = -40 m/s² (˜ -4 g). Força média sobre o ocupante: F = m·a = 70 kg · (-40 m/s²) = -2800 N (módulo 2800 N). Energia cinética inicial a dissipar: E_k = ½ m v² = 0,5·70·(20)² = 14 000 J. Airbag e cinto aumentam o tempo e a distância de parada; por F = m·a, se o tempo de desaceleração aumenta (por exemplo para 1,0 s), a magnitude da aceleração e da força média reduzem pela metade (a ˜ -20 m/s², F ˜ -1400 N), diminuindo o pico de força e a probabilidade de lesões. O cinto distribui a força sobre o tórax/pélvis reduzindo pressão local; o airbag amplia a área de contato e alonga o tempo de impacto, reduzindo acelerações instantâneas. A ação-reação entre ocupante e dispositivo também garante que as forças internas entre corpo e sistema veículo ocorram em pares, enquanto a energia é dissipada por deformação e fricção, tornando o sistema mais seguro.

Explicação

A explicação aborda os conceitos de aceleração e força média, aplicando as leis de Newton para demonstrar como o aumento do tempo de desaceleração reduz a força sobre o ocupante, minimizando lesões. Além disso, descreve como o cinto de segurança e o airbag funcionam para distribuir a força e aumentar a área de contato, contribuindo para a segurança do ocupante. A relação entre a energia cinética e a dissipação dessa energia durante um impacto é fundamental para entender a eficácia dos dispositivos de segurança.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

leis de Newton

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

leis de Newton · aceleração e força

📚 Reveja

Revisar as leis de Newton e suas aplicações em situações de impacto.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre força e tempo, não considerando como um aumento no tempo de desaceleração pode reduzir a força aplicada no corpo.

🌎 Tema transversal

saude

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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