Um objeto tem momento de inércia com respeito ao seu eixo de simetria de e está sujeito a um torque paralelo ao eixo de simetria e com respeito a um ponto sobre este eixo. A magnitude do torque é mostrada no gráfico. Se o objeto está inicialmente em repouso, a magnitude da velocidade angular do objeto em é:
A.
B.
C. impossível determinar, pois o torque depende da distância do ponto de aplicação da força ao eixo de rotação e da magnitude da força.
D.
E.
Passo 1
Beleza, ele quer informação da velocidade angular . Pra isso ele deu informação sobre o torque e o momento de inércia.
O torque a gente consegue relacionar com a força, com a aceleração angular e com o momento angular. Opa! O momento angular pode ser relacionado com a velocidade angular!
Outra informação importante do gráfico é que em o torque zera, então a aceleração angular zera, logo o movimento é uniforme, então a velocidade angular que ele tem em vai ser a mesma que ele vai ter em .
Vamos fazer juntos, beleza?
Passo 2
Usando a equação que a gente falou ali em cima:
Como o é uma constante, pode sair da derivada:
Maravilha! Vamos olhar para o gráfico:
Entre e o gráfico é uma reta, ou seja:
Onde é uma constante e vale 1, já que pra cada y, o x é igual
Então:
Integrando em função do tempo nos dois lados:
constante.
Beleza, já temos uma função de .
Sabemos que pois a velocidade inicial é nula. Substituindo então:
Então já descobrimos o valor da constante D. Ficamos com:
Agora vamos calcular :
Como entre e o torque é nulo, consequentemente a aceleração angular é nula, temos que a velocidade angular é constante entre e . Então
Resposta
Alternativa D