Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Rao - Vibrações mecânicas- Ed: 4º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 81
Um prisma retangular de madeira com densidade , altura e seção transversal é inicialmente comprimido dentro de uma cuba de óleo e vibra livremente no sentido vertical (Figura ). Use o método de Rayleigh para determinar a frequência natural de vibração do prisma. Considere que a densidade do óleo é . Se o prisma retangular for substituído por um cilindro circular uniforme de raio , altura e densidade , ocorrerá alguma alteração na frequência natural?
Passo 1
Queremos a frequência natural de vibração do prisma pelo método de Rayleigh.
Vamos calcular a força de restauração do óleo quando o prisma é deslocado do equilíbrio:
Temos que:
Logo:
Temos que a equação de movimento para o sistema é da seguinte forma:
Substituindo por , temos que:
Passo 2
Sabemos que a forma generalizada da equação de movimento para o sistema é dada por:
Portanto, rearranjando a equação que temos, podemos dizer que:
Portanto: