Enunciado
Física - Mecânica para Engenharia: Dinâmica Volume 2 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 8.2 - Ex. 19
19. Calcule a frequência natural do sistema mostrado na figura. A massa e o atrito das polias são desprezíveis.
Passo 1
Bom, primeiro a gente vai montar o diagrama de corpo livre das forças dinâmicas apenas da massa acoplada na mola:
E se fizermos o somatório de forças no eixo , teremos:
Passo 2
Agora, vamos fazer o diagrama de corpo livre das forças dinâmicas apenas da massa suspensa:
E se fizermos o somatório de forças no eixo , teremos:
Isolaremos a força :
Passo 3
Para resolver este problema, devemos assumir que a aceleração será metade da aceleração :
Com isso, nossa equação passa a ser:
Passo 4
Agora, se substituirmos a força na equação :
E vamos chamar a aceleração de :
Rearranjando a equação:
Passo 5
Sabemos que a fórmula genérica de um movimento harmônico é:
Onde e são constante elástica e massa genérica, respectivamente.
Passo 6
Agora, a gente vai calcular a frequência que foi pedida no enunciado pela fórmula:
Resposta
A frequência natural do sistema será: