Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Dinâmica- Ed: 9º - Capítulo 18.Problemas - Ex. 21
Uma das esculturas expostas em um campus universitário consiste em um cubo oco feito de seis chapas de alumínio de 2 x 2 m cada, soldadas entre si e reforçadas com tirantes internos de massa desprezível. O cubo está montado sobre uma base fixa A e pode girar livremente em torno de sua diagonal vertical AB. Ao passar por essa exposição a caminho de uma aula de mecânica, uma estudante de engenharia segura o canto C do cubo e a empurra durante 1,2 s em direção perpendicular ao plano ABC com uma força média de 60 N. Tendo observado que o cubo leva 5 s para o cubo completar uma volta completa, ela utiliza a sua calculadora e começa a calcular a massa do cubo. Qual é o resultado de seu cálculo? (Dica: a distânciaperpendicular da diagonal que liga dois vértices de um cubo a qualquer um de seus seis outros vértices pode se obtida multiplicando-se o lado do cubo por .)
Passo 1
E ai gurizada tudo belezinha??? O enunciado pede que a gente determine o resultado de seu cálculo? (Dica: a distânciaperpendicular da diagonal que liga dois vértices de um cubo a qualquer um de seus seis outros vértices pode se obtida multiplicando-se o lado do cubo por
Deixe, ser a massa de um lado do cubo. Escolha os eixos x, y e z perpendiculares à face do cubo. Deixe ser o lado do cubo.
Para um lado perpendicular ao eixo x,
Passo 2
Para um lado perpendicular ao eixo y ou z ,
Momento total de inércia:
Por simetria,
Como todos os três momentos de inércia são iguais, o elipsóide de inércia é uma esfera. Todos os machados centróides são eixos principais.
Momento de inércia sobre os eixos verticais:
Passo 3
Deixe ser o braço de momento do impluso aplicado ao canto.
Usando o princípio do momento de impulso e tomando momentos em torno do eixo vertical,
Dada:
Resolvendo equação anterior para m,