Considere as seguintes situações:
(I) Uma esfera de raio R desliza, sem rolar, num plano inclinado de altura H.
(II) A mesma esfera rola, sem deslizar, num plano inclinado de mesma altura (há atrito nesta situação). Considere que o momento de inércia da esfera é dado por I_e=2/5 mR², em que m é massa da esfera.
A velocidade de translação da esfera na base do plano na situação (I) é dado por v_((I))=√2gH. Qual será a velocidade de translação da esfera na base do plano na situação (II)?
Resolução:
Entendendo o problema:
É mais fácil resolver este problema por conservação de energia mecânica.
Quando a esfera é largada no topo do plano possui apenas energia potencial gravitacional. Ao chegar na base a esfera está transladando graças ao movimento de rotação, então esta possuirá ao mesmo tempo energia cinética de rotação e de translação.
,, ,e
onde são as equações da Energia cinética de rotação, energia cinética de translação, energia potencial gravitacional e o momento de inércia para a esfera, respectivamente.
Como a energia deve ser conservada, podemos utilizar este fato na resolução do problema.
substituindo o momento de inércia e usando a relação entre a velocidade angular e a velocidade linear na equação a cima
(relação entre as velocidades angular e linear)
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