Enunciado

O rotor de um mostrador está conectado a uma mola torcional e a um amortecedor viscoso torcional de modo a formar um sistema torcional com um grau de liberdade. As divisões da escala graduada são iguais e a posição de equilíbrio do rotor corresponde ao zero da escala. Quando é aplicado um torque de 2 × 10 - 3   N/m , verifica-se que o deslocamento angular do rotor é de 50 ° e que o ponteiro mostra 80 divisões na escala. Quando o rotor é solto da divisão em que estava, primeiro o ponteiro volta 20 divisões em 1 segundo e, em seguida, 5 divisões em mais 1 segundo. Determine:

  1. O momento de inércia de massa do rotor;
  2. O período natural não amortecido do rotor;
  3. A constante de amortecimento por torção;
  4. A resistência à torção da mola.

Passo 1

O enunciado pede que a gente determine:

  1. O momento de inércia de massa do rotor;
  2. O período natural não amortecido do rotor;
  3. A constante de amortecimento por torção;
  4. A resistência à torção da mola

Considere os dados do enunciado :D

Torque = 2 × 10 - 3   N - m

Ângulo = 50 ° = 80   divisões

Passo 2

Para um sistema torcional, Eq. (2.84) do livro nos dá

θ 1 θ 2 = e J   ω n   τ d

Passo 3

b) Por um ciclo, τ d = 2   sec e (E1) nos dá

80 5 = e 2   J   ω n                 o u                 J ω n = 1 2 l n 16 = 1.3863

τ d = 2 π ω n 2 - J 2 ω n 2 ,

ω n 2 = 2 π 2 τ d 2 + J 2 ω n 2 = 4 π 2 4 + 1 . 3863 2 = 11.7915

ω n = 3.4339   rad/sec

Passo 4

d) Desde o deslocamento angular do rotor sob torque aplicado

= 50 ° = 0.8727   rad ,

k t = torque deslocamento angular = 2 × 10 - 3 0.8727

= 2.2917 × 10 - 3   N-m/rad

Passo 5

O momento de inércia de massa do rotor é

J 0 = k t ω n 2 = 2.2917 × 10 - 3 11.7915 = 1.9436 × 10 - 4   N-M- s 2

Passo 6

c)

c t = 2   J 0   J   ω n

Eqs. (1) e (3) nos dá

J = J   ω n ω n = 1.3863 3.4339 = 0.4037

Eq. (6) nos dá

c t = 5.3887 × 10 - 4   N-m-s/rad

Resposta

  1. 3.4339   rad/sec
  2. 2.2917 × 10 - 3   N-m/rad
  3. 1.9436 × 10 - 4   N-M- s 2
  4. 5.3887 × 10 - 4   N-m-s/rad
Ver Outros Exercícios desse livro