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Flashcard FC284055

Ao aplicar conservação de energia a um corpo rígido que rola sem deslizar, como se expressa a energia cinética total e qual é a relação entre ω e v?

Dinâmica

IDECAN · 2019

De acordo com o assunto Física: Dinâmica, responda:

Ao aplicar conservação de energia a um corpo rígido que rola sem deslizar, como se expressa a energia cinética total e qual é a relação entre ω e v?
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Resposta

Energia cinética total: \(K=\tfrac12 m v^2+\tfrac12 I\omega^2\).
Rolamento sem deslize: \(\omega=\dfrac{v}{R}\).

Aplicando conservação de energia entre uma altura \(h\) e o ponto mais baixo:
\(mgh=\tfrac12 m v^2+\tfrac12 I\Big(\dfrac{v}{R}\Big)^2=\tfrac12 m v^2\Big(1+\dfrac{I}{mR^2}\Big)\).
Assim, de forma geral:
\(v=\sqrt{\dfrac{2gh}{1+I/(mR^2)}}\).

Exemplo:
Para um cilindro maciço \(I=\tfrac12 mR^2\), então
\(v=\sqrt{\dfrac{2gh}{1+1/2}}=\sqrt{\dfrac{4gh}{3}}\).
Se \(h=1\) m e \(g=10\) m/s²:
\(v=\sqrt{\dfrac{40}{3}}\approx3{,}65\ \text{m/s}\).




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