Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Dinâmica: Mecânica para Engenharia - 12ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 12º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 221
No instante mostrado, os carros A e B movem-se a velocidades escalares de 30 km/h e 20 km/h, respectivamente. Se B está aumentando a sua velocidade escalar na razão de 1200 km/h2, enquanto A mantém uma velocidade escalar constante, determine a velocidade e a aceleração de B em relação a A.
Passo 1
Primeiramente as velocidades dos carros B e A devem ser exepressas vetorialente de acordo com as suas coordenadas cartesianas, de forma que :
(1)
(2)
Passo 2
Sabendo que a equação da velocidade relativa do carro B em relação a A é dada por :
(3)
Deve-se substituir (1) e (2) em (3), de forma que:
(4)
Passo 3
De acordo com os passo 2 a velocidade relativa vB/A pode ser expressa vetorialmente em (4). Ou ainda pode ser expressa de acordo com a sua magnitude e direção, de forma que :
Passo 4
As acelerações dos carros B e A devem ser exepressas vetorialente de acordo com as suas coordenadas cartesianas. No entanto, nota-se que por o carro B realizar um movimento curvilineio, sua aceleração apresentará uma componente normal, de módulo 1333,33 km/h2, e uma componente tangencial, de forma que:
(5)
(6)
(7)
Passo 5
Sabendo que a equação da aceleração relativa do carro B em relação a A é dada por :
(8)
Deve-se substituir (5),(6) e (7) em (8), de forma que:
(9)
Passo 6
De acordo com os passo 5 a aceleração relativa pode ser expressa vetorialmente em (9). Ou ainda pode ser expressa de acordo com a sua magnitude e direção, de forma que :
Resposta
De acordo com os passos 1, 2 e 3 a velocidade relativa do carro B em relação a A será:
Ou ainda:
Já de acordo com os passos 4,5 e 6 a aceleração relativa do carro B em relação a A será:
Ou ainda: