Enunciado

34. Determine o período natural de vibração do disco tendo uma massa m e raio r. Suponha que o disco não desliza sobra a superfície de contato na medida em que ele oscila.

Passo 1

Sabemos que da conservação da energia mecânica, vem:

T + V = c o n s t .

s = 2 r θ

T + V = 1 2 1 2 m r 2 + m r 2 θ ˙ 2 + 1 2 k 2 r θ 2

Derivando a expressão acima com relação ao tempo, chegamos em:

0 = 3 2 m r 2 θ θ ˙ + 4 k r 2 θ θ ˙

θ + 8 k 3 m θ = 0

Comparando a solução padrão para a equação diferencial deste tipo, podemos dizer que o período natural de vibração será dado por:

τ = 2 π p = 2 π 8 k 3 m = 3,85 m k  

Resposta

τ = 3,85 m k

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