CALCULANDO O IMPACTO DE UMA COLISÃO EM UM AUTOMÓVEL

Introdução

No Brasil há uma guerra não declarada que mata muito mais do que países em guerra: a guerra do trânsito. Entre acidentes e atropelamentos, são mais de 40 mil mortes por ano no país. Para evitar tantas tragédias, entra em vigor dia 9 de junho uma lei que obriga pais e responsáveis a transportar crianças de até 7 anos e meio no banco de trás dos automóveis, em cadeirinhas próprias. A medida é tema da reportagem "Agora só na cadeirinha", publicada em VEJA, e é um bom ponto de partida para discutir com a moçada a Física por trás dos acidentes automobilísticos.

Pergunto a algum de vocês se já se envolveram ou se conhece alguém que tenha se envolvido em um acidente de carro? Pergunto como esses acidentes poderiam ter sido evitados? Há alguma maneira de fazer com que os danos de uma colisão sejam menores?

O que eles acham da nova lei que obriga pais e responsáveis a transportar crianças de até sete anos e meio em cadeirinhas próprias dentro do carro? São a favor ou contra? Como acreditam que ela poderá ser fiscalizada?

Você seria capaz de registrar pelo menos três cuidados que devem ser tomados para evitar acidentes - como respeitar as leis do trânsito, não correr, evitar rachas etc. - e três medidas para minimizar os danos provocados por uma colisão - como utilizar o cinto de segurança, levar crianças no banco de trás, sinalizar corretamente um acidente etc.

Quais os princípios e leis físicas podem ser utilizados para analisar o trânsito e os acidentes automobilísticos?
A resolução pode ser encontrada utilizando o princípio da conservação de energia. Desprezando os atritos, pode-se supor que toda energia cinética do carro tivesse sua origem na energia potencial gravitacional.

Supondo que o carro amasse até a metade, a distância percorrida nessa colisão seria aproximadamente metade do seu tamanho, ou seja, em torno de um a dois metros. Utilizando a equação de Torriceli (V2 = Vo2 + 2.a.DS), podemos calcular a desaceleração como sendo ~ 257m/s² , ou seja aproximadamente a aceleração da gravidade solar (26 vezes a aceleração da gravidade terrestre).

Se a criança pesar em torno de 30kg, a força resultante, calculada pela 2ª lei de Newton (F=m.a) será de 7.710N (equivalente o um peso de 771 kg). Não é à toa que machuca tanto!

Segue os cálculos para velocidades de 80, 60, 40 e km/h e dois gráficos: altura da queda em função da velocidade de colisão; e força aplicada sobre a criança em função dessa mesma velocidade.

Vamos para a seguinte questão:

Uma colisão com velocidade relativa de 100km/h corresponde a uma queda de que altura? Nessa situação, qual o módulo da força média agindo sobre uma criança, ocasionada pela freada do automóvel?

Então é possível escrever que:

a altura pode ser determinada pela relação:

Lembre-se que a velocidade utilizada deve estar em m/s totalizando 27,8 - e não 100km/h. Substituindo os valores pode-se ver que: h ~ 39 metros - ou seja, tomando como base que um andar tem 3 metros, o choque equivalente à queda de um prédio de aproximadamente 13 andares!

Para finalizar, temos que ter em mente que o modelo de cálculo acima utilizado, tem limitações, pois, durante a colisão, a aceleração não é constante, quanto menor a velocidade menor a deformação do carro - o carro amassa menos -, existe a resistência do ar etc