1. Uma pessoa de envolve-se em uma colisão frontal. A rapidez do carro no impacto é de . Estime o valor da força resultante sobre a pessoa se ela estiver usando o cinto de segurança e se o carro dispuser de air bags.

Para o caso em que os aparelhos estão sendo usados a questão nos diz que o banco de passageiros percorre uma distância de :

Além disso, nós temos informações sobre a velocidade inicial da pessoa:

E a velocidade final, que é zero, porque a colisão faz com que o carro e a pessoa parem:

Podemos utilizar a equação de Torricelli para saber a aceleração com a qual essa pessoa para:

Note que a aceleração deu negativa, porque em uma colisão o carro passa a desacelerar até parar, então a aceleração se dá no sentido contrário ao movimento, beleza?

Passo 2

Uma vez conhecida a aceleração podemos utilizar a segunda lei de Newton para calcular a força resultante sobre a pessoa:

A questão forneceu a massa da pessoa:

Então:

A força também é negativa, porque tem o mesmo sentido da aceleração, oposto ao movimento.

Passo 3

2. Estime a força resultante que termina por deter a pessoa se ela não estiver usando o cinto e o carro não dispuser de air bags.

Nesse caso a velocidade final e inicial continuam sendo as mesmas, mas como não há os aparelhos de segurança o banco de passageiro percorre apenas :

Usando Torricelli para achar a aceleração:

Usando a segunda lei de Newton para achar a força resultante:

Passo 4

3. Como se comparam os módulos dessas forças ao peso da pessoa?

O peso da pessoa é:

Se dividirmos o módulo da força resultante encontrada em cada situação pelo peso da pessoa vamos encontrar quantas vezes a força resultante é maior que o peso.

Letra a)

Isso quer dizer que a força resultante na letra a é 11,5 vezes maior que o peso da pessoa. Uma foça desse porte está dentro da capacidade do corpo humano de suportar

Letra b)

A força resultante é vezes maior que o peso da pessoa. Uma força tão enorme se comparada com o peso da pessoa certamente seria catastrófica.