Em uma aula em laboratório, o professor de Física pede para...
Em uma aula em laboratório, o professor de Física pede para seus alunos determinarem experimentalmente o valor da aceleração gravitacional local g. Para realizar essa tarefa, os estudantes manipularão um aparato mecânico conforme ilustrado da figura seguinte. O aparato é formado por um cilindro com uma seção central, de raio Ra , saindo de um tambor maior, de raio Rb . O cilindro, que está suspenso pelo seu eixo central e livre para girar, possui momento de inércia . Um disco fino de massa desprezível é fixado ao cilindro. Um sensor S de movimento, conectado a um computador e fixado próximo ao disco, mede o valor da aceleração angular α , do disco. Dois fios são enrolados nas duas partes do cilindro. Na extremidade de cada fio está preso um bloco de chumbo de massa m . Todas as forças dissipativas são desprezadas. Antes de tomar os dados experimentais, os estudantes analisaram o problema e deduziram uma expressão matemática para calcular o valor da aceleração da gravidade local, g . Marque a alternativa que representa corretamente a expressão para determinar o valor de g .
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Comentários
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Peço desculpas pela digitaçao,pois estou com um teclado americano...
Girando no sentido anti horario, chamando o bloco da esquerda de B e o da direita de A, temos
Pb.Rb-Pa.Ra=0
Pb=(Ra/Rb). Pa
Teorema do centro de massa
A somatoria das forças externas aplicadas ao solido e igual ao produto da massa do mesmo e a aceleracao do centro de massa
Assim, sendo T1 a tração no bloco B
Pb-T1=mb.a1, a1=Rb.alpha
Tomando mb=m, T1 pode ser escrito como
T1= -m.Rb.alpha+m.g
Agora para o bloco da esquerda A
T2-Pa=ma.a2, a2=Ra.alpha
Isolando T2 e substituindo m2=m, temos
T2=m.Ra.alpha+m.g
Agora, aplicando o teorema do momento angular, sendo I o momento de inercia
Somatoria M= I.alpha
T1.Rb-T2.Ra=I.alpha
Substituindo T1 e T2, teremos, e isolando g
g=alpha.(I/m+ Rb**2+Ra**2)/(Rb-Ra)
Alternativa E
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