Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 10.2 - Ex. 7
O volante de certa máquina possui momento de inércia igual a em torno do seu eixo de rotação. Qual é o torque constante necessário para que, partindo do repouso, sua velocidade angular atinja o valor de em ?
Passo 1
Eaee, belezinha?? ! Vamos entender o enunciado, que começa nos dando o momento de inércia do volante em torno do seu eixo de rotação, definido como:
Agora ele tira esse volante da inércia, que começa a girar e alcança uma velocidade em um tempo . Passando essa velocidade angular para , teremos que:
Sabendo disso, o enunciado quer saber da gente, qual o torque necessário para fazer com que o volante alcance essa velocidade angular.
Mas calma lá jovem, se a gente olhar na equação geral do torque, teremos a expressão:
Isto é, o torque resultante é resultado do produto entre o momento de inércia do corpo e sua aceleração angular . Repara que temos a velocidade angular final/inicial, e o tempo que foi gasto até atingir essa velocidade, podemos usar a equação:
Para descobrir a aceleração angular média, no intervalo .
Então bora lá ver como que fica essa brincadeira ai.
Passo 2
Aplicando a equação para aceleração angular média:
Como o volante estava parada a velocidade angular inicial é zero. Logo,
Agora podemos calcular o torque!
Passo 3
Então se a gente pegar a equação do torque:
E substituir as informações que descobrimos, teremos que: