P3 de Física 1 da UNICAMP - 2020.2

Um disco de raio gira em torno do seu centro com período de rotação igual a , como ilustrado na figura. Considere que a figura representa o disco em .

a) Calcule a aceleração centrípeta do ponto A.

b) Forneça a posição do ponto A em .

c) Determine a velocidade escalar e angular do ponto B em .

d) Numa mesma figura, faça o gráfico de dos pontos A e B no intervalo de tempo .

Considere um disco de massa e raio girando com velocidade tangencial em torno de um eixo horizontal que passa pelo seu centro. Forneça os itens abaixo em termos de , ou .

a) Calcule a energia cinética e o módulo do momento angular do disco. Mostre explicitamente o cálculo de todas as quantidades necessárias para obter estas grandezas.

b) Suponha que um pedaço do disco de massa quebra e sobe verticalmente acima do ponto do qual se desprendeu. Calcule a altura que ele sobe antes de começar a cair.

c) Qual a velocidade angular final do disco quebrado?

d) Considere o disco intacto girando em torno de um eixo paralelo ao anterior a uma distância . Calcule a razão da inércia rotacional anterior em relação a esta nova.

Um bloco de inércia e um bloco de inércia são conectados por uma corda com inércia desprezível sobre uma polia em forma de um disco sólido com raio e inércia . A rampa faz um ângulo de . O coeficiente de atrito cinético é para ambos os blocos. Use .

a) Desenha diagramas de corpo livre para o bloco 2 e o diagrama de corpo livre estendido para a polia.

b) Determine a aceleração dos dois blocos.

c) Calcule as tensões na corda, presa no bloco 1 e presa no bloco 2.

d) Qual a aceleração angular da polia?

Uma esfera sólida de massa e raio rola sem deslizamento ao longo da trajetória mostrada na figura. Ela inicia o movimento partindo do repouso quando a esfera está a uma altura acima da parte inferior do loop de raio , muito maior do que .

a) Qual o módulo da velocidade quando a esfera chega no ponto A?

b) Qual o módulo da velocidade angular na base, ponto A, do plano inclinado?

c) Desenhe o diagrama de corpo livre da esfera quando esta estiver no ponto P.

d) Qual é o valor mínimo de (em termos de ) para que a esfera complete o loop?