PiR2
Gostaria de reagir a esta mensagem? Crie uma conta em poucos cliques ou inicie sessão para continuar.

Rotação

2 participantes

Ir para baixo

Rotação Empty Rotação

Mensagem por shellbernardes Dom 25 Nov 2018, 13:24

Uma esfera, uma polia e um bloco, todos de massa m = 4,5 kg, conectados por um cabo inextensível de massa desprezível, conforme ilustrado acima, são abandonados a partir do repouso. Sabendo que o raio da esfera e da polia são iguais, de valor R = 20,3 cm, determine a velocidade do bloco após um deslocamento vertical  h  = 126 cm.



Rotação Dinami10




Resposta : 3,61 m/s.
shellbernardes
shellbernardes
Iniciante

Mensagens : 3
Data de inscrição : 25/11/2018

Ir para o topo Ir para baixo

Rotação Empty Re: Rotação

Mensagem por fantecele Dom 25 Nov 2018, 14:57

Irei considerar que não há atrito e que a corda não desliza em nenhum momento.
Como não há nenhuma força dissipativa podemos considerar conservação de energia.
Perceba que apenas o bloquinho contribui para energia potencial gravitacional.
Por conservação de energia temos que a energia mecânica inicial é igual a final, ou seja:
∆Ec + ∆Ep = 0
∆Ep = -mgh
∆Ec = (Iesfera)(wesfera)²/2 + (Idisco)(wdisco)²/2 + mv²/2 (I)

Considerando que a corda não desliza, essa velocidade v do bloquinho tem que ser igual a velocidade de um ponto da borda do disco e essa mesma velocidade é igual a velocidade de um ponto da borda da esfera, portanto:

v = (wesfera)R = (wdisco)R

Substituindo em (I):

∆Ec = (Iesfera)(wesfera)²/2 + (Idisco)(wdisco)²/2 + mv²/2 (I)
∆Ec = (Iesfera)(v)²/(2R²) + (Idisco)(v²)²/(2R²) + mv²/2 (I)

Agora vem um problema, o exercício não específica se a esfera é sólida ou se ela é oca,. Para uma esfera sólida temos que seu momento de inércia é dado por (2MR²)/5 e para uma esfera oca, a inércia é dada por (2MR²)/3. Para a polia temos que o momento de inércia é dado por (MR²)/2.

Agora, devido a conservação da energia:

(Iesfera)(v)²/(2R²) + (Idisco)(v²)²/(2R²) + mv²/2 - mgh = 0
(Iesfera)(v)²/(2R²) + (Idisco)(v²)²/(2R²) + mv²/2 = mgh

Se a esfera for sólida temos que I = (2MR²)/5.
Substituindo os valores, iremos encontrar v aproximadamente igual a 3,61 m/s.

Se a esfera for oca temos que I = (2MR²)/3.
Substituindo os valores, iremos encontrar v aproximadamente igual a 3,38 m/s.

Aparentemente a esfera do exercício é sólida.

Bem, eu acho que é isso, qualquer coisa é só perguntar.

fantecele
Fera
Fera

Mensagens : 1225
Data de inscrição : 14/09/2014
Idade : 27
Localização : Nova Venécia-ES, Brasil

Ir para o topo Ir para baixo

Ir para o topo

- Tópicos semelhantes

 
Permissões neste sub-fórum
Não podes responder a tópicos