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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 99 do ENEM 2017

2º dia · Ciências da Natureza · H2 · Física: Leis de Newton e aplicações

Em uma colisão frontal entre dois automóveis, a força que o cinto de segurança exerce sobre o tórax e abdômen do motorista pode causar lesões graves nos órgãos internos. Pensando na segurança do seu produto, um fabricante de automóveis realizou testes em cinco modelos diferentes de cinto. Os testes simularam uma colisão de 0,30 segundo de duração, e os bonecos que representavam os ocupantes foram equipados com acelerômetros. Esse equipamento registra o módulo da desaceleração do boneco em função do tempo. Os parâmetros como massa dos bonecos, dimensões dos cintos e velocidade imediatamente antes e após o impacto foram os mesmos para todos os testes. O resultado final obtido está no gráfico de aceleração por tempo.

Gráfico de aceleração (m/s²) em função do tempo (s), variando de 0 a 200 m/s² no eixo vertical e de 0,00 a 0,30 s no eixo horizontal, com as curvas e legendas para Cinto 1 (traço-ponto cinza), Cinto 2 (pontilhada preta), Cinto 3 (pontilhada cinza), Cinto 4 (linha contínua preta) e Cinto 5 (tracejada preta).

Qual modelo de cinto oferece menor risco de lesão interna ao motorista?

  1. A
    1
  2. B
    2
  3. C
    3
  4. D
    4
  5. E
    5
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Resolução comentada

A força que o cinto exerce sobre o motorista vem da segunda lei de Newton: F = m\cdot a. Como a massa dos bonecos é a mesma nos cinco testes, quanto maior a aceleração (desaceleração) registrada, maior a força sobre o tórax e o abdômen, e maior o risco de lesão interna.\n\nO que importa, portanto, é o valor máximo da desaceleração de cada curva, pois é nesse instante que a força é mais intensa. Lendo os picos no gráfico:\n\n1. Cinto 1: pico de cerca de 150\ \text{m/s}^2.\n2. Cinto 2: pico de cerca de 65\ \text{m/s}^2.\n3. Cinto 3: pico de cerca de 190\ \text{m/s}^2.\n4. Cinto 4: pico de cerca de 85\ \text{m/s}^2.\n5. Cinto 5: pico de cerca de 170\ \text{m/s}^2.\n\nO menor pico é o do cinto 2, cerca de 65\ \text{m/s}^2. Como a variação de velocidade é a mesma em todos os testes, o cinto 2 distribui a desaceleração por um intervalo de tempo maior e mais suave, o que reduz a força máxima aplicada ao corpo.\n\nAlternativa B.

Pegadinha: O cinto 4 engana quem olha a curva mais longa e suave; o critério é o menor pico de aceleração, que é o do cinto 2.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO cinto 1 tem pico de cerca de 150 m/s², mais que o dobro do cinto 2, logo força máxima muito maior.
  • CO cinto 3 tem o maior pico de todos (cerca de 190 m/s²), ou seja, o maior risco de lesão.
  • DO cinto 4 tem pico de cerca de 85 m/s², maior que o do cinto 2; ele só parece melhor por ter curva mais suave e durar até o fim.
  • EO cinto 5 tem pico de cerca de 170 m/s², bem acima do cinto 2.

Assuntos: Leis de Newton e aplicações, Gráficos do movimento.

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