Prática Fisica

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<p>Física Geral e Experimental I</p><p>Atividade Prática</p><p>Aluno: Robersval Dantas da Silva</p><p>Curso: Engenharia de Produção</p><p>Os testes de segurança dos carros têm o objetivo de avaliar a proteção do motorista e dos passageiros proporcionada pelo veículo, além de testar a resistência de diversos aspectos do carro.</p><p>São testados todos os equipamentos de segurança (como cintos e airbags) e os estragos causados por batidas ocorridas em diversos ângulos e velocidades diferentes. Com isso, é possível analisar se o carro oferece uma segurança satisfatória e quais aspectos poderiam ser melhorados.</p><p>Esses testes acontecem em um ambiente especial, com o uso de bonecos de madeiras que representam pessoas. Geralmente, são usados dois bonecos, que representam adultos nos bancos da frente, e outros dois, que simulam crianças (de 18 meses e 3 anos) no banco traseiro.</p><p>Os principais testes realizados são:</p><p>1. Teste de impacto frontal</p><p>Esse teste é feito com o veículo lançado contra uma barreira deformável, a uma velocidade de 64km/h. Com o impacto causado, é possível avaliar o choque dos bonecos em partes integrantes do veículo – com destaque para o painel e bancos.</p><p>Como esse tipo de pancada é o principal responsável pelos acidentes fatais, é preciso muita atenção para avaliar todas as consequências causadas nos testes – incluindo a medição da força do impacto através de sensores e o funcionamento adequado dos equipamentos de segurança.</p><p>2. Teste de impacto lateral</p><p>Já nesse teste é feita uma avaliação da situação em que o veículo é atingido por uma barreira a 50km/h – em uma situação semelhante a quando um outro carro colide contra o seu veículo.</p><p>Os pontos avaliados no teste de impacto lateral também são relacionados à força do impacto e ao funcionamento correto dos equipamentos de segurança para proteger as partes importantes do corpo humano.</p><p>A influência dos testes de segurança na sua compra</p><p>A empresa responsável por executar os testes de segurança dos carros é a Latin Ncap, que concede notas de até 5 estrelas para cada um dos aspectos analisados. No Brasil, os três principais sistemas que precisam ser avaliados obrigatoriamente são:</p><p>· Freios antitravamento ABS;</p><p>· Estabilidade eletrônica;</p><p>· Sinais de aviso referentes à ausência do uso do cinto de segurança.</p><p>O relatório de avaliação inclui a relação de todos os equipamentos de segurança inclusos no veículo e uma análise do desempenho obtido nos testes, que são expressados por um sistema de pontuação.</p><p>Portanto, os motoristas que estão em busca de um novo carro podem buscar pelos resultados dos testes de segurança dos carros para tomar a sua decisão.</p><p>Disponível em: . Acesso em 29 ago. 2020.</p><p>a) Considere que o sistema que estamos tratando seja composto por quatro elementos: o automóvel sendo testado, a barreira com a qual ele irá colidir, o asfalto que compõe a o caminho percorrido antes da batida e o ar ao redor do veículo. No momento em que os dois objetos colidem, há conservação da energia? Justifique seu raciocínio.</p><p>No momento em que os dois objetos colidem, a energia total do Sistema não é conservada, pois parte da energia cinética do automóvel é dissipada na colisão, seja através de deformação da carroceria, atrito com o asfalto ou turbulência no ar ao redor do veículo. Essa energia dissipada se transforma em outras formas de energia, como calor, som e vibração, e não pode ser recuperada para realizar trabalho novamente.</p><p>No entanto, a energia mecânica do Sistema (que é a soma da energia cinética e da energia potencial) pode ser conservada se não houver forças extremas atuando sobre o sistema durante a colisão. Isso significa que, se não houver influência de fatores como o vento ou força de frenagem dos freios, a energia mecânica total automóvel, da barreira, do asfalto e do ar permanecerá constante antes e depois da colisão.</p><p>Em resumo, a energia total do sistema não é conservada na colisão, mas a energia mecânica pode ser conservada em condições ideais, sem a presença de forças extremas que afetem o sistema.</p><p>​b) Considerando todas as forças presentes no sistema abordado no item A, qual seria a classificação das mesmas: conservativas ou não conservativas? Justifique sua resposta.</p><p>As forças presentes no sistema abordado podem ser classificadas em conservativas e não conservativas.</p><p>As forças conservativas são aquelas que dependem apenas das posições dos objetos no sistema e não dissipam energia. No caso do sistema descrito, a força gravitacional sobre o carro e a barreira, bem como a força elástica da barreira, são exemplos de forças conservativas. Elas dependem apenas das posições relativas dos objetos no sistema e não dissipam energia durante a colisão.</p><p>Já as forças não conservativas são aquelas que dissipam energia, transformando-a em outra forma de energia, como calor ou som. No caso do sistema descrito, a força de atrito entre os pneus do carro e o asfalto, bem como a força de resistência do ar, são exemplos de forças não conservativas. Elas dissipam energia durante o movimento do carro e durante a colisão.</p><p>c) Suponha que estamos testando um veículo de massa 1300 kg. Após o choque com a barreira sob a velocidade de 50 km/h, o carro se afasta dela lentamente. Qual a velocidade de recuo do automóvel após a colisão, considerando que 95% da energia mecânica envolvida no sistema foi dissipada?</p><p>Para calcular a velocidade de recuo do automóvel, precisamos primeiro determiner a energia mecânica envolvida no sistema antes e depois da colisão. A energia mecânica é dada pela soma da energia cinética e potencial.</p><p>Antes da colisão, a energia mecânica é dada por:</p><p>E1= ½ * m * v1^2</p><p>Onde:</p><p>m= massa do veículo = 1300kg</p><p>v1= velocidade do veículo antes da colisão = 50km/h = 13,89m/s</p><p>E1 = ½ * 1300 * 13,89^2</p><p>E1 = 1.011.785 J</p><p>Depois da colisão, 95% da energia mecânica foi dissipada, o que significa que resta apenas 5% da energia original. Assim, a energia mecânica final é dada por:</p><p>E2 = 0,05 * E1</p><p>E2 = 0,05 * 1.011.178</p><p>E2= 50.589 J</p><p>A energia cinética final é igual à energia mecânica final:</p><p>½ * m * v2^2 = E2</p><p>Onde:</p><p>m= massa do veículo = 1300kg</p><p>v2= velocidade do veículo após a colisão, ou seja, a velocidade de recuo que queremos calcular.</p><p>Substituindo os valores conhecidos na equação acima, temos:</p><p>½ * 1300 * v2^2 = 50.589</p><p>v2^2 = 50.589 / 650</p><p>v2^2 = 7791</p><p>v2 = √7791</p><p>v2 = 88,24m/s</p><p>Portanto, a velocidade de recuo do automóvel após a colisão é de aproximadamente 88,24 m/s.</p><p>d) Sabendo que houve dissipação de energia na situação exposta, cite pelo menos duas formas com as quais a energia se transformou.</p><p>Na situação descrita, houve dissipação de energia durante a colisão entre o carro e a barreira. Essa energia foi transformada em outras formas de energia, como:</p><p>1. Energia térmica: parte da energia dissipada pode ter se transformado em energia térmica, aquecendo o carro e a barreira durante a colisão.</p><p>2. Energia sonora: outra parte da energia dissipada pode ter se transformado em energia sonora, produzindo o som da colisão.</p><p>Além dessas duas formas de energia, há outras possibilidades de dissipação de energia durante a colisão, dependendo das características do sistema e do tipo de colisão. Por exemplo, em colisões mais violentas, pode haver deformação permanente dos objetos envolvidos, o que também pode dissipar energia na forma de calor e som</p><p>e) Considere a energia cinética que o carro tinha quando colidiu com a barreira. Supondo que o carro, ao invés de bater com a parede, caísse de um barranco, qual seria a altura necessária para que o carro, no momento que tocasse o solo, adquirisse a mesma energia cinética? Considere a aceleração da gravidade como 10 m/s².</p><p>Para determinar a altura necessária para que o carro, ao cair de um barranco, adquira a mesma energia cinética que tinha quando colidiu com a barreira, podemos utilizar o princípio da conservação da energia mecânica, que afirma que a energia total de um</p><p>sistema fechado se conserva.</p><p>Assumindo que o carro está no topo do barranco antes de cair, a energia mecânica total do sistema é a energia potencial gravitacional do carro no topo do barranco, que é dada por:</p><p>E_p = mgh</p><p>Onde m é a massa do carro, g é a aceleração da gravidade e h é a altura do barranco.</p><p>Quando o carro toca o solo, toda a energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética, então a energia cinética do carro no momento em que toca o solo é dada por:</p><p>E_c = 1/2 * m * v^2</p><p>Onde v é a velocidade do carro no momento em que toca o solo, que deve ser igual a 88,24 m/s.</p><p>Como a energia mecânica total do sistema se conserva, podemos igualar as duas expressões para obter:</p><p>mgh = 1/2 * m * v^2</p><p>Simplificando a expressão pela massa m e substituindo os valores fornecidos, temos:</p><p>gh = 1/2 * v^2</p><p>h = v^2 / (2g)</p><p>Substituindo os valores, temos:</p><p>h = (88,24 m/s)^2 / (2 * 10 m/s^2) ≈ 387,45 m</p><p>Portanto, a altura necessária para que o carro, ao cair de um barranco, adquira a mesma energia cinética que tinha quando colidiu com a barreira é de aproximadamente 387,45 metros.</p><p>f) Tratando da situação exposta no item C, calcule o trabalho resultante da colisão entre o automóvel e a barreira.</p><p>Sabemos que 95% da energia mecânica foi dissipada, então apenas 5% foi transferida para o trabalho resultante da colisão:</p><p>Ecr = Eci - 0,05 * Eci</p><p>Ecr = 1.163.088,85 J</p><p>O trabalho resultante da colisão corresponde à energia dissipada, então:</p><p>W = Ecr</p><p>W = 1.163.088,85 J</p><p>Portanto, o trabalho resultante da colisão entre o automóvel e a barreira foi de 1.163.088,85 J.</p>