Num parque de diversões, um gira-gira de raio R = 4,4 m tem momento de inércia de I = 500 kg m2 e realiza 5,9 revoluções por minuto em torno de um eixo vertical sem atrito. Uma criança de massa 49 kg salta sobre o gira-gira e consegue sentar na beirada. Qual é a nova velocidade angular do gira-gira em rad/s considerando que as dimensões da criança podem ser desprezadas em relação às dimensões do brinquedo?
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Olá Ana. Neste problema você terá que aplicar a conservação do momento angular. Uma forma de calculá-lo é L = I(momento de inercia) x Vel. angular.
voce pode determinar a velocidade em rad/s fazendo a conversão de revoluções por minuto através de uma regra de três. com isso é possivel calcular o momento angular.
quando a criança começa a girar com o brinquedo, o momento angular se conserva, entretanto, o momento de inércia muda, pois alem do I do brinquedo, teremos o I da criança = massa(criança)Xraio do brinquedo^2.
assim, teremos:
I x vel. angular(inicial) = [I+massa criançaxraio^2 ] x vel. angular final. com isso você deve encontrar o valor da velocidade angular final, que deve menor que a velocidade inicial, ou seja, menor que 5,9 revoluções por minuto.
Espero ter ajudado!
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w = 5,9 rev/min ? 6 rev/min ? 6 rev/60 s = 0,1 rev/s
R= 4,4 m
I = mr^2 = 500 = m(gira) . r^2
500 = m . (4,4)^2
m(gira) = 500/(4,4)^2 = 25,8 kg
Conservação de Energia
-1/2Iw^2 = -1/2(I').(W')^2
I' = [m(gira)+m(criança)]. r^2 = M.r^2 = (25,8+49).(4,4)^2 = (74,8 kg).(4,4)^2 ? 1448 kg
Iw^2=I'.W'^2 ---> 500 . (0,1 rev/s)^2 = 1448 . W'^2
W'^2 = {500 . (0,1)^2 }/1448 = 0,06 rev/s
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