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Airbags

O airbag é formado basicamente de três partes: um saco inflável de material plástico, um gerador de gás dotado de sensores com microprocessador e um sistema de disparo elétrico.

Em caso de colisão, o airbag infla instantaneamente, protegendo o motorista
Em caso de colisão, o airbag infla instantaneamente, protegendo o motorista
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Hoje, constantemente vemos nos veículos de comunicação que tem crescido o número de acidentes de trânsito, sejam eles provocados por falhas humanas, pela falta de conservação de estradas ou por falhas mecânicas dos automóveis. O que vemos é que cada vez mais a indústria automobilística está sendo forçada, tanto por medidas reguladoras dos governos quanto por questões de marketing, a adotar mecanismos de segurança que possam proteger de forma mais adequada os passageiros dos veículos em casos de colisão.

Se observarmos bem, as medidas mais comuns que as indústrias estão tomando são em relação à construção de carros com estruturas mais seguras, como airbags, cintos de segurança mais reforçados e eficientes e assentos mais seguros.

Quando ocorre uma colisão, seja entre dois veículos ou entre um veículo e uma estrutura fixa (muro, por exemplo), sempre ocorre uma variação na quantidade de movimento dos ocupantes do carro. Por exemplo, vamos supor que a massa total (carro + passageiros) de um veículo seja de 800 kg e que ele esteja a uma velocidade de 15 m/s (54 km/h). A quantidade de movimento desse conjunto é de 12.000 kg.m/s. Um motorista que possui massa de 70 kg, dentro do carro, terá uma quantidade de movimento de 1.050 kg.m/s.

Vamos supor agora que o carro colida com um muro. Em tempo muito curto, a velocidade vai a zero e, assim, o impulso que o motorista sofre deverá ser de 1.050 kg.m/s, que nada mais é do que sua variação da quantidade de movimento. Quanto maior a velocidade do veículo antes da colisão, maior o impulso necessário para parar o motorista.

A maneira como o veículo é construído é um fator determinante para a segurança dos seus ocupantes. A indústria procura desenvolver projetos que permitam um tempo de colisão maior possível, já que para cada colisão o produto .∆t  será constante. Quanto maior o tempo da colisão, menor será a força e, por conseguinte, menor será a chance de danos ao ocupante do carro. Além de aprimorar a estrutura do carro, dispositivos de segurança também podem ser instalados.

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Um dos equipamentos mais eficientes para evitar lesões em batidas é o airbag. Colocado entre os bancos da frente e o painel ou nas laterais, ele infla rapidamente quando ocorre uma desaceleração violenta. No caso de colisões frontais, o motorista se choca contra o airbag, que é muito mais flexível que o painel.

Considere duas colisões idênticas, mas leve em conta que em apenas uma das situações o carro possui airbag. A colisão motorista x airbag tem uma duração muito maior do que a colisão motorista x painel. Para os dois casos, a variação da quantidade de movimento do motorista é a mesma, mas o tempo que este leva para parar é muito maior na situação com airbag, resultando, assim, em menor força. Em termos numéricos, o airbag pode aumentar o tempo de colisão em até dez vezes. Tempos típicos de parada seriam 0,05 segundo sem airbag­ e 0,5 segundo com airbag. Com esses tempos e os dados acima teríamos para o motorista:

pantes=m.vantes

pantes=70 x 15=1.050 kg.m/s

pdepois=0

∆p=0-1.050=-1.050 kg.m/s

Como

Com airbag­, teríamos:

e sem airbag:

A força que atua no motorista é dez vezes menor quando comparamos a situação com e sem airbag. A força calculada acima é a força média que atua durante o intervalo de tempo que dura a colisão com airbag ou com o painel.


Por Domiciano Marques
Graduado em Física

Escritor do artigo
Escrito por: Domiciano Correa Marques da Silva Escritor oficial Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Airbags"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/airbags.htm. Acesso em 29 de março de 2024.

De estudante para estudante


Lista de exercícios


Exercício 1

(Fuvest) O sistema de airbag de um carro é formado por um sensor que detecta rápidas diminuições de velocidade, uma bolsa inflável e um dispositivo contendo azida de sódio (NaN3) e outras substâncias secundárias. O sensor, ao detectar uma grande desaceleração, produz uma descarga elétrica que provoca o aquecimento e a decomposição da azida de sódio. O nitrogênio (N2) liberado na reação infla rapidamente a bolsa que, então, protege o motorista. Considere a situação em que o carro, inicialmente a 36 km/h (10 m/s), dirigido por um motorista de 60 kg, para devido a uma colisão frontal.

a) Nessa colisão, qual é a variação ΔE da energia cinética do motorista?

b) Durante o 0,2 s da interação do motorista com a bolsa, qual é o módulo a da aceleração média desse motorista?

c) Escreva a reação química de decomposição da azida de sódio formando sódio metálico e nitrogênio gasoso.

d) Sob pressão atmosférica de 1 atm e temperatura de 27ºC, qual é o volume V de gás nitrogênio formado pela decomposição de 65 g de azida de sódio?

Note e adote:

Desconsidere o intervalo de tempo para a bolsa inflar.
Ao término da interação com a bolsa do airbag, o motorista está em repouso.

Considere o nitrogênio como um gás ideal.
Constante universal dos gases: R = 0,08 atm.L/mol.K
0°C = 273 K
MSÓDIO = 23 g/mol
MNITROGÊNIO = 14 g/mol

Exercício 2

(UDESC) O airbag e o cinto de segurança são itens de segurança presentes em todos os carros novos fabricados no Brasil. Utilizando os conceitos da Primeira Lei de Newton, de impulso de uma força e variação da quantidade de movimento, analise as proposições.

I. O airbag aumenta o impulso da força média atuante sobre o ocupante do carro na colisão com o painel, aumentando a quantidade de movimento do ocupante.

II. O airbag aumenta o tempo da colisão do ocupante do carro com o painel, diminuindo, assim, a força média atuante sobre ele mesmo na colisão.

III. O cinto de segurança impede que o ocupante do carro, em uma colisão, continue se deslocando com um movimento retilíneo uniforme.

IV. O cinto de segurança desacelera o ocupante do carro em uma colisão, aumentando a quantidade de movimento do ocupante.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.

b) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.

e) Todas as afirmativas são verdadeiras.