Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Dinâmica: Mecânica para Engenharia - 12ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 12º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 80
Um carro move-se sobre um morro descrito por . Se ela tem uma velocidade escalar constante de 22,5 m/s, determine as componentes e da velocidade e aceleração da camionete quando
Passo 1
Podemos encontrar uma relação entre os componentes e da velocidades da partícula calculando a primeira derivada da equação da trajetória da partícula. Para isso, usaremos a regra da cadeia no processo de derivação.
Ou podemos escrever da seguinte forma:
No ponto , Temos o seguinte valor de
Passo 2
Podemos representar a magnitude da velocidade da pela seguinte equação:
Substituimos e a nova equação encontrada no passo 1, temos:
Isolando nós encontramos o seguinte resultado:
Substituimos este resultado na equação encontrada no passo 1:
Passo 3
Assim como fizemos no passo 1, podemos encontrar uma relação entre os componentes e da aceleração da partícula calculando a segunda derivada da equação da trajetória da partícula. Para isso, usaremos a regra da cadeia no processo de derivação.
Ou podemos escrever da seguinte forma:
Para e , temos o seguinte:
Passo 4
Note que a partícula viaja com velocidade constante, desta forma, sua aceleração ao longo da tangente do trajeto é igual a 0. Note também, que o ângulo que a tangente faz com o eixo horizontal em é:
no ponto
ponto
Formaremos um sistema com esta equação e a equação encontrada no passo 4. Resolvendo, encontramos:
e
Resposta
Velocidade:
A componente da velocidade da partícula é
A componente da velocidade da partícula é
Aceleração:
A componente da aceleração da partícula é
A componente da aceleração da partícula é