Enunciado
Física - Mecânica para Engenharia: Dinâmica Volume 2 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 8.6 - Ex. 136
136. Um motor experimental de está montado sobre um banco de ensaios com suportes elásticos em e , cada um com uma rigidez de . O raio de giração em relação a seu centro de massa é de . Com o motor desligado, calcule a frequência natural de vibração vertical e de rotação em torno de . Se o movimento vertical é suprimido e ocorre um leve desbalanceamento em rotação, a que velocidade o motor não deve operar?
Passo 1
Bom, já de cara a gente pode calcular o valor da vibração vertical:
Como
Substituindo os valores numéricos, lembrando de multiplicar o valor de por , pois há duas molas:
Passo 2
Agora, vamos esquematizar como fica o motor com uma rotação em torno de :
Passo 3
Para pequenos valores de , temos que o valor de será:
Fazendo o somatório de momentos em relação ao ponto :
Lembrando que o momento de inércia pode ser dado por:
Onde é a massa e é o raio de giração
Passo 4
Como sabemos que a equação genérica para um movimento harmônicos é dada por:
E comparando com a equação obtida no item anterior:
Passo 5
Lembrando a fórmula da frequência :
Passo 6
Calcularemos a velocidade crítica que o motor não deve operar. Para que isso ocorra, então deve ser igual a :
Vamos mudar a unidade para :
Resposta
A frequência natural de vibração vertical será:
A frequência de rotação será:
E a velocidade crítica :