Tempo de colisão

Ainda tratando do assunto "desaceleração", uma questão proposta aos alunos do primeiro ano na aula 4 pedia que eles fizessem uma estimativa "do tempo de uma batida de carros" (sic); já para os alunos dos segundos e terceiros anos esse assunto foi abordado na aula 6, que trata da desaceleração. Em ambos os casos é interessante fazer essa estimativa do tempo de desaceleração de uma forma coerente e não apenas no chutômetro ou fornecendo resultados encontrados na Internet.

Uma forma simples de se fazer isso consiste em estabelecer alguns parâmetros iniciais:

- a colisão deve ser contra um obstáculo fixo, como uma parede de concreto, por exemplo;
- estabeleça uma velocidade inicial (72 km/h = 20 m/s, por exemplo, é um bom valor);
- faça uma estimativa de quanto o carro se amassará (0,5 m é um valor realista para essa velocidade);
- suponha que a desaceleração será constante durante a colisão.

Agora é só fazer duas continhas, bem simples, na lousa:

Primeira continha: durante a colisão o carro se deslocará 0,5 m (ou seja, o quanto amassou) e sua velocidade variará de 20 m/s até 0. Usando a equação de Torricelli obtemos facilmente uma aceleração de - 400 m/s^2. Para que o aluno tenha uma idéia do quanto isso é "grande", compare com a aceleração da gravidade: essa aceleração é 40 vezes maior, em módulo.

Segunda continha: usando a equação da velocidade de um MUV encontramos um tempo de desaceleração de 0,05 s.

É fácil fazer o aluno perceber que quanto mais o carro amassar, menor será a desaceleração e maior será o tempo correspondente, o que justifica a construção de carros "amassáveis". Da mesma forma, pode-se apontar a equação de Torricelli usada no cálculo da desaceleração e discutir a influência da velocidade inicial (que aparece ao quadrado!).

Nos segundos e terceiros anos (e porque não nos primeiros também?) pode-se avançar e discutir a diminuição das forças aplicadas aos passageiros a medida que o tempo de desaceleração aumenta, pois a força é diretamente proporcional à desaceleração.

Perceber que as equações nos ajudam a compreender o comportamento dos movimentos não é algo trivial para muitos alunos, pois grande parte deles vêem nas equações apenas um emaranhado de símbolos que são substituídos por números quando se quer resultados. Mostrar o comportamento dos resultados quando se variam os parâmetros da equação lhes permite "enxergar a física por trás dos símbolos e fórmulas".

Air bag

"Air bag" ("saco de ar", em uma tradução literal) é um dispositivo desenvolvido por volta da década de 1960 com o objetivo de aumentar a proteção aos ocupantes de um veículo durante uma colisão.



A idéia central do air bag é aumentar o tempo de desaceleração do ocupante durante a colisão, reduzindo assim a intensidade dessa desaceleração e causando traumas menores ao nosso organismo. Além disso, o air bag fornece uma superfície de contato grande e pouco agressiva, reduzindo a pressão sobre as áreas de contato e a possibilidade de lesões e fraturas.

Para saber um pouco mais sobre os air bags consulte a matéria "AirR Bag" - Tecnologia em desenvolvimento para sua proteção elaborada pelo Gerente de Segurança Veicular da Volkswagen do Brasil, Marcelo Bertocchi.

Professores e demais interessados em aprender um pouco mais sobre "A biomecânica dos traumas de ocupantes de veículos" (muito útil para aulas sobre inércia, por exemplo) e sobre a ação dos cintos de segurança de maneira geral, podem consultar esse texto (no formato pdf) disponibilizado pela rede Sarah de hospitais de reabilitação.

Tempo de reação e tempo de frenagem

Quando precisamos frear um automóvel não conseguimos fazê-lo de maneira instantânea (o que, aliás, é muito bom, pois isso seria o mesmo que bater em um muro de concreto!). Entre o instante em que observamos algo e decidimos acionar os freios até o momento em que o carro pára, muitas coisas acontecem:

1 - detectamos a necessidade de frear;
2 - decidimos frear;
3 - acionamos os freios;
4 - os freios desaceleram o veículo até pará-lo.

Os três primeiros itens dessa relação dizem respeito a um intervalo de tempo em que detectamos uma situação de risco e reagimos acionando os freios. O tempo total para que isso ocorra varia de pessoa para pessoa e é chamado de tempo de reação.

O quarto item da lista também demanda um tempo que depende do estado dos pneus do carro, do estado da pista e da eficiência do sistema de freios. Esse tempo é chamado de tempo de frenagem.

Durante esse tempo todo (tempo de reação + tempo de frenagem) o veículo continua se movendo de maneira que, ao parar, terá percorrido uma distância que depende de todos os fatores acima e da velocidade em que se encontrava no início da frenagem.

A tabela abaixo (obtida em http://www.oficinaecia.com.br/bibliadocarro/) e o gráfico ao lado dela nos mostra alguns resultados comuns para veículos e pessoas reais. Clique na figura para vêla ampliada.


Em situação de pista molhada ou durante a noite, a distância total percorrida até parar aumenta muito. Motoristas alcoolizados e que têm um tempo de reação muito maior do que o normal também precisam de distâncias muito maiores para parar (mas geralmente perdem também a noção disso).