Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Dinâmica Volume 2 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 2.2 - Ex. 44
O movimento horizontal do êmbolo e do eixo é dificultado pela resistência ao movimento do disco através do banho de óleo. Se a velocidade do êmbolo é na posição onde e , e se a desaceleração é proporcional a de modo que , derive expressões para a velocidade e coordenada de posição em termos do tempo . Expresse também em termos de .
Passo 1
Vamos começar procurando uma expressão para em termos do tempo . Pela definição de acelerção nós temos o seguinte:
Substituindo com a fórmula para a acelerção dada no enunciado:
E agora podemos integrar para achar a função que estamos procurando!
E agora isolando :
Passo 2
Agora para encontrar uma fórmula para a posição em função do tempo, é só lembrar do seguinte:
E agora podemos fazer quase a mesma coisa que fizemos ali em cima:
E integrando:
Sabendo que :
Passo 3
Excelente, agora só falta encontrar uma expressão para em termos de . Ao invés de resolver outra equação diferencial, a gente pode simplesmente perceber o seguinte:
A segunda equação está contida na primeira!
E então:
Pronto!
Resposta
A velocidade é , a posição é e as duas estão relacionados por