Depois de alguns instantes de estabilização do
movimento do disco A, o disco B é colocado, com
cuidado, sobre o disco A. Determine a velocidade
angular do sistema contendo os dois discos unidos
Podemos resolver esse problema considerando o princípio de conservação do movimento angular.
Sabendo que e que é constante para ,
Como a velocidade linear é sempre tangencial ao disco e perpendicular a ,
O que significa que o produto massa, raio e velocidade deve ser igual tanto quando apenas um disco gira quanto quando ambos os discos giram. Em outras palavras, a massa e o raio são inversamente proporcionais à velocidade do disco.
Como não foi fornecida nenhuma informação sobre a massa ou o raio dos discos, o procedimento correto seria isolar as velocidades para concluir que elas são inversamente proporcionais à relação de massas e raios:
Neste ponto, nos resta examinar algumas hipóteses:
Voltando a sua pergunta, a velocidade angular é sempre , assim:
Na primeira hipótese, temos que , e ambos os discos têm raios iguais, então:
Na segunda hipótese, , então:
Uma forma mais imediata de resolver esse problema seria simplesmente avaliar a expressão , mas acredito que o raio ao quadrado complicaria a percepção intuitiva de proporcionalidade. Além disso, para discos de raios constantes (a hipótese provável), tudo o que se conclui para a velocidade linear pode ser estendido para a velocidade angular.
Uma terceira alternativa consiste em avaliar o momento de inércia dos discos , mas isso repousaria numa compreensão mais profunda da dinâmica de corpos rígidos, o que o exercício não solicita.