Questão 1
Muitos carros possuem um sistema de segurança para os passageiros chamado airbag. Este sistema consiste em uma bolsa de plástico que é rapidamente inflada quando o carro sofre uma desaceleração brusca, interpondo-se entre o passageiro e o painel do veículo. Em uma colisão, a função do airbag é
Escolha uma opção:
a. diminuir o impulso recebido pelo passageiro devido ao choque, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.
b. aumentar a variação de momento linear do passageiro durante a colisão, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.
c. diminuir o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.
d. aumentar o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.
Passo 1
O enunciado descreve um sistema de airbag que infla rapidamente e se interpõe entre o passageiro e o painel durante uma colisão. Pede para escolher, entre quatro alternativas, qual é a função do airbag na colisão. As informações relevantes que o enunciado dá são:
- O airbag infla rapidamente e fica entre o passageiro e o painel.
- O objetivo implícito é proteger o passageiro, alterando alguma grandeza relacionada ao choque (impulso, variação de momento, tempo de colisão ou força recebida).
A pergunta concreta: qual das quatro frases (a, b, c, d) descreve corretamente a função do airbag?
Passo 2
Vamos lembrar uma relação fundamental entre impulso, variação de momento e força média. Primeiro definimos as grandezas:
-
é o momento linear (ou quantidade de movimento) de um corpo, definido por , onde é a massa e a velocidade. -
é o impulso aplicado a um corpo durante um intervalo de tempo .
A Teorema do Impulso-Momento diz:
ou seja, o impulso
(soma das forças ao longo do tempo) é igual à variação do momento linear
. Se quisermos relacionar impulso com força média
durante o intervalo
, temos:
Aqui:
é a força média que age sobre o corpo,
é a variação de momento e
é a duração do choque.
Passo 3
Interpretação física simples para a colisão do passageiro com o painel:
- Em uma colisão frontal o passageiro, que vinha com velocidade
, tem seu momento reduzido aproximadamente a zero em relação ao carro. Logo, é praticamente fixado pela massa do passageiro e sua velocidade inicial (ou seja, depende de e antes do choque). - O airbag não muda a massa nem a velocidade inicial do passageiro; portanto, ele não pode diminuir muito
(o impulso necessário para parar o passageiro é essencialmente o mesmo). - O que o airbag faz é aumentar o tempo
durante o qual a desaceleração ocorre (a colisão com o airbag é mais “suave” e mais longa do que bater direto no painel rígido).
Pelo resultado do passo anterior, aumentandomantendo aproximadamente constante, a força média diminui. Essa é a ideia central: mesmo com a mesma variação de momento, aumentar o tempo reduz a força média sofrida.
Passo 4
Exemplo numérico para fixar (fazendo contas que você conseguiria na prova sem calculadora se fosse só conceito):
- Suponha massa
e velocidade inicial . Então
Tomamos o módulo da variação:
.
- Se a parada for muito rápida, digamos
, a força média (módulo) seria
- Se um airbag aumenta o tempo de colisão para
, então
Comparando: ao aumentar o tempo de
para
(dez vezes maior), a força média caiu por um fator 10. Isso ilustra matematicamente por que aumentar
reduz a força.
Passo 5
Agora analisamos cada alternativa com base no que vimos:
- Alternativa (a): “diminuir o impulso recebido pelo passageiro…” — incorreto, porque o impulso
é igual à variação de momento , que é determinado pela massa e velocidade do passageiro; o airbag não reduz significativamente essa variação de momento necessária para parar o passageiro. - Alternativa (b): “aumentar a variação de momento linear do passageiro…” — incorreto, pois a variação de momento é fixada pela situação (parar o passageiro); o airbag não aumenta
. - Alternativa (c): “diminuir o intervalo de tempo de colisão…, reduzindo assim a força…” — incorreto e contraditório: diminuir
faria a força média aumentar ( ), não diminuir. - Alternativa (d): “aumentar o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.” — essa descrição está de acordo com a relação
e com o exemplo numérico: aumentar diminui . Portanto é a formulação que corresponde ao papel real do airbag.
Passo 6
Dica prática para prova (fica tranquilo): ao ver perguntas sobre choques, airbags, amortecedores, etc., pense primeiro na relação simples
. Identifique o que é fixo (normalmente
) e o que pode ser alterado (geralmente
) e use esse raciocínio para eliminar alternativas erradas rapidamente. Você manda bem, respira e aplica essa regra que resolve muitas questões desse tipo.
Resposta
d. aumentar o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.