Luso Academia

Início » 00 Geral » Resolução de Exercícios – Movimento Circular Uniforme

Resolução de Exercícios – Movimento Circular Uniforme

Anúncios

Estatística do blog

  • 363,365 académicos

De modo a receber actualizações do nosso blog via email clique em Seguir.

Junte-se a 889 outros seguidores

Anúncios

— 1. Introdução —

A pedido de uma participante de um grupo de facebook do qual a Luso Academia é um membro propomos as seguintes resoluções para os exercícios apresentados.

— 2. Exercícios —

Exercício 1 Um corpo executa um movimento harmónico simples, e as suas posições são observadas numa régua graduada em centímetros posicionada atrás do corpo. Inicialmente, em {t=0\,\mathrm{s}}, a posição ocupada pelo corpo na régua de {8,0\,\mathrm{cm} } corresponde à máxima elongação. em {t=0,1 \pi\,\mathrm{s}} o corpo passa pela primeira vez na posição {2,0\,\mathrm{cm}} com velocidade nula.

Determine o módulo da aceleração máxima do corpo nesse movimento.

Como sabemos as equações de movimento para o movimento harmónico simples podem ser escritas do seguinte modo:

  • {x(t)=A\cos(\omega t)}
  • {v(t)=-A\omega\sin(\omega t)}
  • {v(t)=-A\omega ^2\cos(\omega t)}

Assim sendo o módulo da aceleração máxima deste movimento é dada por {A\omega ^2} sendo que nos resta determinar os valores para {A} e {\omega}.

Pelo enunciado sabemos que para {t=0} é válido o seguinte

\displaystyle  x(0)=A\cos(\omega 0)=8 \Rightarrow A\cos (0)=8 \Rightarrow A=8

Também pelo enunciado sabemos que para a equação de velocidade é válido o seguinte:

\displaystyle  v(0,1\pi)=-8\omega\sin(0,1\pi \omega)=0

o que implica que o argumento da função seno tem que ser igual a {\pi}, pois a velocidade é nula.

Assim é

{\begin{aligned} \omega &= \frac{\pi}{0,1\pi} \\ &=\frac{1}{0,1} \\ &= 10 \end{aligned}}

Após calcularmos o valor de {A} e de {\omega} podemos então calcular o valor do módulo da aceleração máxima.

{\begin{aligned} |a_{max}| &= A\omega ^2 \\ &=8\times 100^2 \\ &= 800\,\mathrm{m/s^2} \end{aligned}}

Exercício 2 Um movimento circular uniforme de raio {R=40\,\mathrm{cm}} possui velocidade tangencial {2,0\,\mathrm{m/s}} e um ângulo inicial de {30 ^\circ } em relação ao eixo {x} girando no sentido anti-horário.

Considerando o MHS descrito pela projecção desse movimento no eixo {x}, determine a função velocidade do MHS (nas unidades do Sistema Internacional.

Uma vez que neste exercício faz sentido considerar uma fase inicial vamos escrever as equações de movimento na forma:

  • {x(t)=R\cos(\omega t -\varphi)}
  • {v(t)=-R\omega\sin(\omega t-\varphi)}
  • {v(t)=-R\omega ^2\cos(\omega t-\varphi)}

Pelo enunciado sabemos que para {v(0)} é válido o seguinte

{\begin{aligned} 2 &= -40\omega\sin(-\pi /6) \\ 2 &= 40\omega\sin(\pi /6) \\ 2 &= 40\omega\frac{1}{2} \\ 2 &=20\omega \end{aligned}}

Assim sendo temos que a velocidade angular é dada por

\displaystyle  \omega = 0,1 \mathrm{rad} /s

Assim a expressão para a velocidade fica

\displaystyle  v(t)=-4\sin\left(0,1t-\dfrac{\pi}{6}\right)

Anúncios

Deixe um comentário

Preencha os seus detalhes abaixo ou clique num ícone para iniciar sessão:

Logótipo da WordPress.com

Está a comentar usando a sua conta WordPress.com Terminar Sessão /  Alterar )

Google+ photo

Está a comentar usando a sua conta Google+ Terminar Sessão /  Alterar )

Imagem do Twitter

Está a comentar usando a sua conta Twitter Terminar Sessão /  Alterar )

Facebook photo

Está a comentar usando a sua conta Facebook Terminar Sessão /  Alterar )

w

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d bloggers like this: