Unidade
2
Forças e Movimentos
Unidade
2
Forças e Movimentos
2.6 Força de colisão
Devido à grande quantidade de automóveis que circulam
nas estradas, todos os dias ocorrem acidentes.
Observa a situação seguinte:
Fcolisão
Fautomóvel/obstáculo
Na colisão com o obstáculo, o automóvel exerce uma força sobre o obstáculo.
De acordo com a 3.ª Lei de Newton, também o obstáculo exerce uma força sobre
o automóvel, com a mesma direção e intensidade mas com sentido contrário.
À força exercida pelo obstáculo sobre o automóvel,
dá-se o nome de força de colisão.
Observa a situação seguinte:
Fautomóvel/obstáculo
Fcolisão
Durante a colisão, a velocidade (v) do automóvel diminui até zero ( ⃦vf ⃦ = 0 m/s).
Admitindo que a força de colisão é constante:
O valor da aceleração ( ⃦a ⃦) do automóvel durante
o intervalo de tempo (Δt) correspondente à colisão é:
De acordo com a Lei Fundamental da Dinâmica,
pode determinar-se o valor da força de colisão:
Fr = m x a
0 m/s
⃦a ⃦ =
⃦vf ⃦ – ⃦vi ⃦
Δt
⬄
– v⃦ i ⃦
⃦a ⃦ =
Δt
⃦Fcolisão ⃦ = m x ⃦a ⃦
⃦Fcolisão
– v⃦ i ⃦
⃦ =mx
Δt
⬄
⬄ ⃦Fcolisão ⃦ = – m x
⃦vi ⃦
Δt
Observa a situação seguinte:
Fcolisão
Fautomóvel/obstáculo
A intensidade da força de colisão é dada por:
⃦ Fcolisão
⃦ vi ⃦
⃦= – m x
Δt
Fcolisão — força de colisão;
vi — velocidade inicial do automóvel;
m — massa do automóvel;
Δt — duração da colisão.
O sinal negativo indica que a força que atua no automóvel, durante a colisão,
tem sentido contrário ao do movimento.
Quanto maior é a força de colisão aplicada sobre um dado
veículo, maior é a quantidade de estragos sofridos por este.
Considera as colisões A e B:
A
B
Fautomóvel/obstáculo
Fcolisão
Veículo com menor massa.
Fcolisão
Fautomóvel/obstáculo
Veículo com maior massa.
A velocidade inicial dos veículos e o intervalo de tempo correspondente à duração da colisão são iguais.
Em qual dos casos a força de colisão é maior?
A força de colisão é maior em B.
Quanto maior é a massa do veículo, maior é a força de colisão.
Considera as colisões A e B:
B
A
Fcolisão
Fcolisão
Fautomóvel/obstáculo
Veículo com menor velocidade inicial.
Fautomóvel/obstáculo
Veículo com maior velocidade inicial.
A massa dos veículos e o intervalo de tempo correspondente à duração da colisão são iguais.
Em qual dos casos a força de colisão é superior?
A força de colisão é superior em B.
Quanto maior é a velocidade inicial do veículo,
maior é a força de colisão.
Os materiais de que são feitos o obstáculo e o automóvel
também influenciam o valor da força de colisão.
Quando os materiais são facilmente deformáveis,
o intervalo de tempo correspondente à colisão aumenta,
logo a força de colisão diminui.
A borracha é facilmente deformável,
o que permite aumentar o tempo de colisão.
É, por isso, muito utilizada em pistas de corridas.
Os materiais de que são feitos o obstáculo e o automóvel
também influenciam o valor da força de colisão.
Quando os materiais são facilmente deformáveis,
o intervalo de tempo correspondente à colisão aumenta,
logo a força de colisão diminui.
A borracha é facilmente deformável,
o que permite aumentar o tempo de colisão.
É, por isso, muito utilizada em pistas de corridas.
Quanto maior é o intervalo de tempo de colisão,
menor é a intensidade da força de colisão.
Conclusão
No decorrer de uma colisão, à força exercida pelo obstáculo
sobre o automóvel dá-se o nome de força de colisão.
O valor da força de colisão depende da massa e velocidade
inicial do automóvel e do intervalo de tempo correspondente
à duração da colisão:
⃦Fcolisão
v⃦ i ⃦
⃦= – m x
Δt