Trabalho Parcial de Física II: Dinâmica Angular e Velocidade Linear

Física II 12023 Trabalho Parcial 1 20 pontos Nome Completo As questões deverão ter respostas justificadas desenvolvidas e demonstradas matematicamente Os resultados numéricos devem ser expressos com o número correto de algarismos significativos e com as unidades apropriadas 1 O ângulo em que um ponto de referência do volante de um gerador se encontra no instante t é dado pela seguinte equação Para t 7s determine a posição angular velocidade angular e a aceleração angular 2 Um disco com 10 cm de raio gira ao redor do seu eixo central a uma taxa constante de 3600 rpm Determine a A sua velocidade angular em rads b A velocidade linear tangencial de um ponto na borda do disco c A aceleração radial centrípeta de um ponto na borda do disco 3 O volante de uma máquina a vapor gira com uma frequência constante de 160 rpm Quando o vapor é cortado o atrito dos mancais e do ar leva a roda parar em 132 minutos com aceleração angular constante Uma partícula está posicionada a 524 cm do eixo de rotação Determine a A aceleração ou desaceleração angular da roda b O ângulo em rad descrito pela roda até parar c O número de voltas da roda até parar 4 Uma polia1 de raio r110 cm está acoplada por uma correia à polia 2 de raio r225 cm como mostra a figura A polia 1 tem uma frequência de 1200 RPM determine a frequência da polia 2 5 A órbita da Terra em torno do Sol é quase um círculo Com base nos dados determine período de órbita 365 dias 6 horas e 9 minutos Distância média ao Sol 150 milhões de km a A velocidade angular da Terra vista como uma partícula em torno do Sol b A velocidade linear nessa órbita c A aceleração da Terra com relação ao Sol 6 O disco de esmeril acoplado ao motor tem uma massa de 250 g e um raio de 70 cm e gira com uma frequência de 3600 RPM Considerando esses dados determine os valores do momento de inércia e da energia cinética do disco 7 Um cabo leve flexível e não deformável é enrolado diversas vezes em torno da periferia de um tambor um cilindro maciço com massa igual a 50 kg e diâmetro de 012 m que pode girar em torno de um eixo estacionário horizontal mantido por mancais sem atrito A extremidade livre do cabo é puxado com uma força constante de módulo igual a 90 N Ele desenrola sem deslizar e faz o cilindro girar Determine o valor da aceleração angular do cilindro mais se aproxima de 8 A necessidade de se explorarem jazidas mais profundas levou logo já no século XVII a uma dificuldade a de ter que se esgotar a água das galerias profundas O esgotamento era feito ou à força do braço humano ou mediante uma roda movida ou por animais ou por queda dágua Os homens para retirar água de poços utilizava um sarilho representado na figura Sabendose que o raio do cilindro vale 20 cm e o braço da alavanca de acionamento vale 40 cm qual a força mínima em newtons que um homem deve fazer na alavanca para erguer um balde com água de massa 30 kg g 10 ms2 9 Para serrar os ossos e carnes congeladas um açougueiro utiliza uma serra de fita que possui três polias e um motor O equipamento pode ser montado de duas formas diferentes P e Q Por questão de segurança é necessário que a serra possua menor velocidade linear Por qual montagem o açougueiro deve optar e qual a justificativa desta opção a Q pois as polias 1 e 3 giram com velocidades lineares iguais em pontos periféricos e a que tiver maior raio terá menor frequência b Q pois as polias 1 e 3 giram com frequências iguais e a que tiver maior raio terá menor velocidade linear em um ponto periférico c P pois as polias 2 e 3 giram com frequências diferentes e a que tiver maior raio terá menor velocidade linear em um ponto periférico d P pois as polias 1 e 2 giram com diferentes velocidades lineares em pontos periféricos e a que tiver menor raio terá maior frequência e Q pois as polias 2 e 3 giram com diferentes velocidades lineares em pontos periféricos e a que tiver maior raio terá menor frequência 10Duas rodas de bicicletas com cubos centrais iguais de massa 1 kg cada uma começam a girar partindo do repouso sendo que as forças são aplicadas como está mostrado na figura Suponha que os cubos e os raios não tenham massa Assim a inércia rotacional é Imr2Qual deve ser o valor de F2 para que as acelerações angulares sejam iguais