Uma pá da hélice de um helicóptero pode ser considerada como sendo uma barra uniforme e longa. Se cada uma das três pás do rotor de um helicóptero possui de comprimento e de massa, determine:
(a) O momento de inércia de cada uma das três pás do rotor com relação ao eixo de rotação, e o momento de inércia do conjunto.
(b) O módulo, direção e sentido do torque (constante) que o motor deve exercer sobre o rotor para levá-lo (do repouso) a uma velocidade angular de rotações por segundo em segundos (deixe claro sua escolha de sistema de coordenadas).
(c) A energia cinética e o momento angular (módulo, direção e sentido) do conjunto em .
Dado: Para uma barra, o momento de inércia com relação ao eixo (perpendicular a barra) que passa pelo centro de massa vale .
Passo 1
a)
O momento de inércia do conjunto é dado pela soma dos três momentos de inércia:
Passo 2
b)
Para indicar a direção e o sentido do torque, o importante é lembrar que o torque terá a mesma direção e sentido da aceleração angular. Então qualquer que seja o sistema de coordenadas que você use, basta que a aceleração angular e o torque estejam na mesma direção e sentido.
Passo 3
c)
Nesse caso, a direção e o sentido do momento angular é a mesma direção e sentido da velocidade angular.
Resposta
a)
b)
Mesma direção e sentido da velocidade angular
c)
Mesma direção e sentido da velocidade angular