Enunciado

Uma corda flexível com comprimento de 1,0 m desliza sobre um tampo de mesa sem atrito, como mostra a Figura 9.E. Ela é inicialmente liberada do repouso com 30 cm pendendo da borda da mesa. Determine o tempo no qual a ponta esquerda da corda alcança a borda da mesa.

Passo 1

Fala, galerinha. Estamos aqui pra mais um exercício, mas calma que vou te ajudar nessa.

Nessa questão temos uma corda pendendo de um lado da mesa e queremos saber quanto tempo ela demora pra borda esquerda da corda atingir a borda da mesa.

Vamos calcular isso primeiro encontrando a equação de movimento e depois encontrando a solução, isolando o tempo. Vamos as contas.

Passo 2

Começamos com a equação do movimento. Vamos chamar de x a parte que está pendendo e de l o comprimento total da corda. Assim, a força vai ser

F r = m g x l

Igualando isso a massa vezes a aceleração, temos

m g x l = m x ¨

Onde x ¨ é a forma da aceleração, que é a derivada segunda da posição. Simplificando a massa, temos

x ¨ = g x l

Agora temos uma equação diferencial. Resolvendo-a, temos que uma das soluções possíveis é

x = x 0 c o s h ⁡ ( ω t )

Isolando t nessa equação e considerando que quando toda a corda está fora da mesa, temos x = l vamos achar

l = x 0 cosh ⁡ ω t

cosh ⁡ ω t = l x 0

ω t = cosh - 1 ⁡ l x 0

t = 1 ω cosh - 1 ⁡ l x 0

Por fim, pela solução da equação diferencial, sabemos que ω = g l . Substituindo os valores, encontramos

t = 0,59 s

Resposta

t = 0,59 s

Mais um problema feito. Bora pra mais um?