Rotação
Dois discos idênticos e , ambos com momento de inércia rolam sem deslizar ao longo de uma superfície horizontal com a mesma velocidade. Em um dado momento, esta superfície inclina-se para cima. O disco continua o movimento de rolamento e sobe a superfície inclinada sem deslizar. Por outro lado, o disco não sofre nenhum atrito durante a sua subida sobre a superfície inclinada. O disco atinge uma altura de antes de rolar para baixo novamente. A altura atingida pelo disco é:
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Vamos analisar o disco primeiro. Sabemos que ele chega até uma altura de quando perde toda a velocidade de translação e rotação. Vamos tentar aplicar a conservação de energia mecânica.
Como a altura inicial e a velocidade angular e linear finais são zero, temos que:
Substituindo , e
Cortando as massas:
Como o corpo rola sem deslizar, vale a propriedade:;
Ou seja, podemos substituir por :
Muito bem, agora já temos uma informação útil, vamos usar a conservação de energia mecânica no corpo . Nesse caso, o corpo sobe sem atrito, ou seja, não possui mais a força de atrito fazendo torque no corpo para que ele gire de acordo com a velocidade do corpo. O que acontecerá nesse caso é que o corpo manterá sua velocidade angular durante todo o movimento de subida, portanto, não precisamos colocar a parcela da energia cinética de rotação dos dois lados, já que ela vai cortar.
Como a altura inicial e a velocidade angular e linear finais são zero, e além disso não possui energia de rotação , temos que:
Cortamos as massas:
Substituindo os dados que temos e .
Resposta
Alternativa