Uma roda gira com uma aceleração angular dada por , onde te o tempo, é a e b são constantes. Se e a velocidade inicial da roda, deduza as equações para (a) a velocidade angular e (b) o deslocamento angular em função do tempo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos dá a aceleração angular da roda, que é . Nosso objetivo é descobrir duas coisas: (a) a velocidade angular e (b) o deslocamento angular em função do tempo. Para isso, vamos usar conceitos de cálculo, especificamente integração, porque a aceleração é a derivada da velocidade, e a velocidade é a derivada do deslocamento.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a velocidade angular . Sabemos que a aceleração angular é a derivada da velocidade em relação ao tempo, então para achar a velocidade, precisamos integrar a aceleração.
A fórmula para a velocidade em função do tempo é:
Onde é a velocidade inicial.
Passo 3
Vamos calcular a integral de :
Integrando termo a termo:
Simplificando:
Como estamos integrando para encontrar a velocidade, a constante corresponde à velocidade inicial .
Passo 4
Substituindo a constante por :
Então, essa é a expressão para a velocidade angular em função do tempo.
Passo 5
Agora, vamos encontrar o deslocamento angular . Sabemos que a velocidade é a derivada do deslocamento, então para achar o deslocamento, precisamos integrar a velocidade.
A fórmula para o deslocamento em função do tempo é:
Assumindo que o deslocamento inicial é zero, a equação fica:
Passo 6
Vamos calcular a integral de :
Integrando termo a termo:
Como o deslocamento inicial é zero, a constante é zero.