Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Dinâmica: Mecânica para Engenharia - 12ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 12º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 77
A posição de uma partícula é definida por , onde é dado em segundos e os argumentos para o seno e o cosseno são dados em radianos. Determine as intensidades da velocidade e da aceleração da partícula quando . Também, prove que a trajetória da partícula é elíptica.
Passo 1
Encontramos a velocidade derivando a equação da trajetória dada no enunciado:
Passo 2
Calculamos a velocidade para o instante em que :
Assim, podemos calcular a magnitude da velocidade da pparticula:
Passo 3
Podemos derivar a equação da velocidade para encontrar a aceleração:
Passo 4
Calculamos a acelaração no instante usando a equação encontrada ao final do passo 3:
Assim, podemos calcular a magnitude da aceleração da partícula:
Passo 5
Para o cálculo da trajetória elíptica, vamos considerar e
Vamos elevar as equações ao quadrado:
Passo 6
Adicionamos as duas equações encontradas no passo 5:
Note que . Portanto:
Resposta
A magnitude da velocidade da partícula em é
A magnitude da aceleração da partícula em é
A equação representa a equação de uma elipse.