Enunciado

Na Fig. 10-38, dois blocos, de massas m 1   =   400   g e m 2 =   600   g , estão ligados por uma corda de massa desprezível que está enrolada na borda de um disco homogêneo de massa M = 500   g e raio R   =   12,0   cm . O disco pode girar sem atrito em torno de um eixo horizontal que passa pelo centro; a corda não desliza na borda do disco. O sistema é liberado a partir do repouso. Determine (a) o módulo da aceleração dos blocos, (b) a tensão T 1 da corda da esquerda e (c) a tensão T 2 da corda da direita.

Passo 1

Belezera pessoal, os blocos e a polia estão disposto como na figura a seguir:

Agora o bizu master pra facilitar nossas contas, é que podemos dividir a imagem em duas e analisar o sistema de maneira dividida.

Saca só, podemos traçar uma linha pontilhada imaginária desse jeito:

A malandragem da gente fazer isso, é que podemos olhar como se movimenta o bloco m 1 do lado esquerdo, de maneira separada do bloco m 2 que se movimenta do lado direito. Como a polia gira no sentido horário, vamos escolher ele como positivo, de maneira que a aceleração seja para cima como positivo para o bloco 1, e o sentido para baixo como positivo para o bloco 2

E como a corda é inextensível e desliza sem atrito, temos que a aceleração a   da corda é a mesma em qualquer ponto da corda. Então a aceleração a 1 do bloco m 1 e a 2 do bloco m 2 são iguais:

a 1 = a 2 = a

Agora aplicando a Segunda Lei de Newton no lado esquerdo, vamos ter que:

T 1 - m 1 g = m 1 a

Já no lado direito, nós trocamos o sentido, de maneira que:

m 2 g - T 2 = m 2 a

E se a gente ainda juntar com a equação para o torque:

T 2 R - T 1 R = I α

Como a polia se trata de um disco homogêneo de momento inércia I = M R 2 2 , com aceleração angular dada como α = a / R , segue que:

T 2 R - T 1 R = M R 2 2 a R

T 2 - T 1 = M a 2

Logo, vamos obter um sistema de 3 equações, dado como:

T 1 - m 1 g = m 1 a m 2 g - T 2 = m 2 a T 2 - T 1 = M a 2

Passo 2

Iradoso, agora somando as duas primeiras equações do sistema, vemos que:

T 1 - T 2 + g m 2 - m 1 = a m 1 + m 2

- T 2 - T 1 + g m 2 - m 1 = a m 1 + m 2

E como T 2 - T 1 = 1 2 M a :

- 1 2 M a + g m 2 - m 1 = a m 1 + m 2

g m 2 - m 1 = m 1 + m 2 + M 2 a

Substituindo os valores das massas:

g 0,6 - 0,4 = 0,6 + 0,4 + 0,25 a

0,2 g = 1,25 a

20 g = 125 a

Logo:

a = 20 125 g

a = 4 25 g

Portanto:

a = 4 25 9,8

a = 1,57   m/ s 2

Passo 3

Belezera galera, substituindo a pelo seu valor na primeira equação e fazendo m 1 = 0,40   kg , obtemos:

T 1 - m 1 g = m 1 a

T 1 = m 1 a + g

E já que a = 4 25 g :

T 1 = m 1 4 25 g + g

T 1 = 29 25 m 1 g

Logo:

T 1 = 4,55   N

Passo 4

Belejóia, agora para m 2   =   0,60   kg , de acordo com a equação:

m 2 g - T 2 = m 2 a

Obtemos que:

T 2 = 5 6 m 2 g

T 2 = 4,9 4   N

Resposta

  1. a = 1,57   m/ s 2
  2. T 1 = 4,55   N
  3. T 2 = 4,9 4   N

Tranquilo galera? Bora resolver mais questões então

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um cano de paredes finas rola no chão. Qual é a razão entre a energia cinética de translação do cano e a energia cinética de rotação em relação ao eixo central paralelo à sua maior dimensão?
Uma roda homogênea de massa 10,0k g e raio 0,400m está montada rigidamente em um eixo que passa pelo centro (Fig. 11-62). O raio do eixo é 0,200m e o momento de inércia do conjunto roda-eixo em relaçã
Um automóvel que se move a 80 k m / h possui pneus com 75 c m de diâmetro. ( a ) Qual é a velocidade angular dos pneus em relação aos respectivos eixos? ( b ) Se o carro é freado com aceleração consta
Um carro se move a 80 k m / h em uma estrada plana no sentido positivo de um eixo x . Os pneus tês um diâmetro de 66 c m . Em relação a uma mulher viajando no carro e em termos dos vetores unitários,
Um aro de 140 k g rola em um piso horizontal de tal forma que o centro de massa tem uma velocidade de 0,15 m / s . Qual é o trabalho necessário para fazê-lo parar?