Em uma colisão frontal entre um carro compacto de 1.000 kg e outro grande de 2.500 kg , qual sofre a força maior? Explique. Qual sofre a maior aceleração? Explique o motivo. Agora, explique por que os passageiros no carro menor têm mais chance de se ferir do que os do carro maior, mesmo que a carroceria de ambos os carros seja igualmente resistente.
Passo 1
Resumo do enunciado: temos uma colisão frontal entre um carro compacto de massa
e um carro grande de massa
. Queremos saber:
- Qual sofre força maior?
- Qual sofre maior aceleração?
- Por que os passageiros do carro menor correm mais risco, mesmo com carrocerias igualmente resistentes?
Conteúdo da matéria: Leis de Newton (3ª lei e 2ª lei). Vamos usar:
- 3ª lei de Newton (ação e reação): forças entre corpos são iguais em módulo.
- 2ª lei de Newton:
, para relacionar força e aceleração.
Passo 2
Pergunta 1 – Força maior?
Teoria aplicada: 3ª lei de Newton diz que se o carro 1 empurra o carro 2 com uma força , então o carro 2 empurra o carro 1 com força
de mesmo módulo:
Teoria aplicada: 3ª lei de Newton diz que se o carro 1 empurra o carro 2 com uma força
Como são forças de ação e reação, ambas têm exatamente a mesma intensidade. Então nenhum dos dois carros sofre força maior; a força que agem em ambos é igual.
Passo 3
Pergunta 2 – Aceleração maior?
Teoria aplicada: 2ª lei de Newton, . Cada carro recebe a mesma força
, mas as massas são diferentes. A aceleração de cada um é
Teoria aplicada: 2ª lei de Newton,
Como
e
, temos
Logo
. Ou seja, o carro menor sofre maior aceleração (na verdade maior desaceleração, já que está freando bruscamente na colisão).
Passo 4
Pergunta 3 – Por que passageiros do carro menor se ferem mais?
Aqui entra a ideia de força de inércia sobre a pessoa. O passageiro dentro do carro tende a continuar em movimento (princípio da inércia), e a carroceria precisa aplicar uma força para “segurar” esse passageiro. Essa força é:
Aqui entra a ideia de força de inércia sobre a pessoa. O passageiro dentro do carro tende a continuar em movimento (princípio da inércia), e a carroceria precisa aplicar uma força para “segurar” esse passageiro. Essa força é:
Como vimos, o carro menor (e quem está dentro dele) sofre uma desaceleração maior (
é maior). Então a força sobre o corpo do passageiro também é maior:
Mesmo que a carroceria dos dois carros suporte a mesma força até um certo limite, o passageiro do carro menor vai “sentir” uma inércia maior e receber uma força interna maior, aumentando as chances de lesões.
Resposta
- Forças trocadas são iguais para os dois carros (3ª lei de Newton).
- O carro menor sofre maior aceleração (2ª lei de Newton,
). - Passengers do carro menor têm mais chance de ferir-se porque a desaceleração maior gera uma força de inércia interna maior sobre eles, mesmo com carrocerias igualmente resistentes.