Question

3. Uma criança de 60kg viaja, com o cinto de segurança afivelado, no banco dianteiro de um automóvel que se move em linha reta a 36km/h. Ao aproximar-se de um cruzamento perigoso, o sinal de trânsito fecha, obrigando o motorista a uma freada brusca, parando o carro em 5,0s. Qual o módulo da força média, em Newtons, agindo sobre a criança, ocasionada pela freada do automóvel?​

Answer 1

Resposta:

O veículo se movia a 36 km/h (= 10 m/s) ao avistar o cruzamento, tendo sido parado em 5,0 s. Calculemos a aceleração média do veículo neste trecho:

$a_m = \frac{\Delta v}{\Delta t}\\\\\Longleftrightarrow a_m = \frac{0 - 10}{5}\\\\\Longleftrightarrow a_m = -2,0\,\,m/s^2.$

Pela Primeira Lei de Newton, a criança que estava no veículo também se movia a 10 m/s antes da frenagem, e teria continuado nesta velocidade se não tivesse sido contida pelo cinto de segurança.

Durante a frenagem, a criança também sofreu uma aceleração de $a = -2,0\,\,m/s^2.$

Utilizemos a Segunda Lei de Newton para calcular o módulo da força aplicada pelo cinto sobre a criança:

$F = m\cdot \left|a\right|\\\\\Longleftrightarrow F = 60\cdot2\\\\\Longleftrightarrow \boxed{F = 120\,\,N.}$

Perceba que esta força é orientada no sentido contrário ao deslocamento do veículo (e, por conseguinte, da criança).