Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 8.1 - Ex. 16
(a) Por que um copo resiste a uma queda sobre um tapete, mas não sobre um chão de concreto? (b) Em muitas pistas de corrida de automóvel, curvas perigosas são ladeadas por feixes massivos de feno. Explique como esse arranjo reduz a chance de danos ao automóvel e ao piloto.
Passo 1
Sempre que queremos preservar a vítima de um impacto, nosso objetivo tem que ser o de reduzir a força média do impacto.
Durante colisões como essas, a rapidez do objeto que colide será reduzida a zero e, portanto, haverá uma variação no seu momento linear.
Pelo teorema do impulso-momento linear, a relação entre essa variação e a força é a seguinte:
E então:
A variação do momento nesse caso só depende da massa e da rapidez inicial, portanto a única coisa que podemos controlar é o tempo de impacto.
Passo 2
(a) Quando um copo cai sobre um tapete, ele conseguirá impor alguma distorção sobre ele (como em uma cama elástica) e, portanto, o tempo de impacto será prolongado.
Olhando para nossa equação:
Um aumento no valor de , enquanto é mantido constante, vai gerar uma força média de impacto menor.
No caso do concreto, que é mais rígido, o tempo de impacto é muito pequeno e, portanto, a força é muito maior.
Passo 3
(b) O mesmo princípio se aplica a colisão contra o feno.
É um material muito leve, que permite que o carro ainda percorra uma distância significativa até parar, portanto o tempo de impacto é aumentado, e a força média é reduzida.
Resposta
Em ambos os casos, ocorre redução na força de impacto devido ao aumento do tempo de impacto.