Enunciado

Urna roda de raio R rola com velocidade constante v 0 ao longo de um plano horizontal. Prove que a posição de qualquer ponto em sua periferia é dada pelas equações x = R(wt - sen wt) e y = R (1 - cos wt), onde w = v/R é a velocidade angular da roda e t é o tempo medido desde o instante em que o ponto está em contato com o plano. Obtenha as componentes ela velocidade e da aceleração elo ponto

Passo 1

Oiii tudo bem?

Vamos lá para mais um problema bem legal ein!

Passo 2

Vou fazer um desenho esquemático pra ficar mais fácil de a gente observar, beleza?

Em t = 0   s , P = 0 . O ângulo varrido por P é α = ω t

Passo 3

Suponhamos que não há deslizamento, então a distância percorrida é igual ao diâmetro

O M = M P

O ângulo α é definido como

α = M P R → O M = R ω t

Passo 4

Vamos achar as coordenadas do ponto P x , y

x = O M - M Q

Onde M Q = R sin ⁡ 180 - x

x = R ω t - R sin ⁡ ω t → x = R ω t - sin ⁡ ω t

Para y

y = M S + S R

Onde S R = R cos ⁡ 180 - α

y = R 1 - cos ⁡ ω t

Passo 5

Agora, para velocidade nas direções temos

v x = d x d t = R ω - ω cos ⁡ ω t = R ω 1 - cos ⁡ ω t → v x = ω y

v y = d y d t = R ω sin ⁡ ω t

Passo 6

Para a aceleração temos que a = d v d t

a x = d v x d t → a x = ω 2 R sin ⁡ ω t

a y = R ω 2 cos ⁡ ω t

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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