Beleza, vamos dar uma olhada no exercício que você trouxe. Temos um volante com um momento de inércia de que está girando. O momento angular desse volante diminui de para em um intervalo de tempo de . Vamos precisar usar conceitos de torque, aceleração angular, trabalho e potência para resolver as partes (a) a (d) desse exercício.
Passo 2
Primeiro, vamos resolver a parte (a): Qual é o módulo do torque médio em relação ao eixo central que age sobre o volante durante esse período?
Sabemos que o torque está relacionado à variação do momento angular pelo tempo através da fórmula:
Onde:
Calculando o torque médio:
Como estamos interessados no módulo, descartamos o sinal negativo:
Passo 3
Agora, vamos para a parte (b): Supondo uma aceleração angular constante, de que ângulo o volante gira?
Primeiro, precisamos encontrar a aceleração angular . Sabemos que:
Mas também sabemos que o momento angular está relacionado com a velocidade angular pelo momento de inércia :
Então, a variação do momento angular nos dá a variação da velocidade angular:
Agora, a aceleração angular:
Com a aceleração angular conhecida, podemos calcular o ângulo usando a fórmula: