Enunciado

Os movimentos x e y das guias A e B com ranhuras em ângulo reto controlam o movimento curvilíneo do pino P de conexão, que desliza nas duas ranhuras. Por um curto intervalo de tempo, os movimentos são regidos por x = 20 + 1 4 t 2 e y = 15 - 1 6 t 3 , onde x e y são em milímetros e t é em segundos. Calcule o módulo da velocidade v e aceleração a do pino para t = 2   s . Desenhe a direção da trajetória e indique a sua curvatura para esse instante.

Passo 1

Galera, a gente precisa montar os vetores velocidade e aceleração, e pra isso, vamos derivar cada expressão de x e y primeiramente, olha só:

x = 20 + 1 4 t 2

v x = x ' = 1 2 t

a x = v x ' = 1 2

y = 15 - 1 6 t 3

v y = y ' = - 1 2 t 2

a y = v y ' = - t

Assim, podemos escrever os vetores:

v = v x   i + v y   j = 1 2 t   i - 1 2 t 2   j   m m / s

a = a x   i + a y   j = 1 2   i - t   j   m m / s 2

Passo 2

Show! Vamos agora calcular os módulos desses vetores, lembrando que:

v 2 = v x 2 + v y 2 = 1 2 t 2 + - 1 2 t 2 2

v 2 = 1 4 t 2 + 1 4 t 4

v = 1 2 t 1 + t 2

Então, substituindo t = 2   s :

v = 2,24   m m / s

Analogamente fazemos para a aceleração:

a 2 = a x 2 + a y 2 = 1 2 2 + - t 2

a 2 = 1 4 + t 2

a = 1 4 + t 2

Para t = 2   s :

a = 2,06   m m / s 2

Passo 3

Beleza! Agora vamos desenhar a trajetória, marcando o ponto onde t = 2   s :

Resposta

v = 2,24   m m / s

a = 2,06   m m / s 2

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