Enunciado

Use equações de Lagrange para deduzir as equações de movimento de cada um dos sistemas mostrados nas Figuras 6.17 a 6.21.

Passo 1

Falaaa meus amigos! Como vocês estão? Vamos pra mais uma questãozinha desse assunto?

Inicialmente, se localizem na figura 6.21, a quinta a ser considerada.

Da fórmula da energia cinética, nós encontramos o seguinte:

T = 1 2 I 1 θ 1 2 ˙ + 1 2 I 2 + I 3 n 2 2 n 3 2 θ 2 2 ˙ + 1 2 I 4 + I 5 n 4 2 n 5 2 θ 3 2 ˙ + 1 2 I 6 θ 3 2 ˙

Da energia potencial, nós temos:

V = 1 2 k t 1 θ 2 - θ 1 2 + 1 2 k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 2 + 1 2 k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5 2

Sabendo que Q 1 = M 1 cos ⁡ ω t .

Passo 2

Dito isso, já podemos, assim como nas questões anteriores, montar as equações para a primeira coordenada:

δ T δ θ 1 ˙ = I 1 θ 1 ˙

d d t δ T δ θ 1 ˙ = I 1 θ 1 ¨                

δ V δ θ 1 = - k t 1 ( θ 2 - θ 1 )

Para a segunda coordenada:

δ T δ θ 2 ˙ = I 2 + I 3 n 2 2 n 3 2 θ 2 ˙

d d t δ T δ θ 2 ˙ = I 2 + I 3 n 2 2 n 3 2 θ 2 ¨                

δ V δ θ 2 = - k t 1 θ 2 - θ 1 - k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 n 2 n 3

Para a terceira coordenada:

δ T δ θ 3 ˙ = I 4 + I 5 n 4 2 n 5 2 θ 3 ˙

d d t δ T δ θ 3 ˙ = I 4 + I 5 n 4 2 n 5 2 θ 3 ¨                

δ V δ θ 3 = k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 - k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5 n 4 n 5

Para a quarta coordenada:

δ T δ θ 4 ˙ = I 6 θ 4 ˙

d d t δ T δ θ 4 ˙ = I 6 θ 4 ¨                

δ V δ θ 4 = k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5

Passo 3

Finalmente podemos montar as equações de movimento a partir das equações de Lagrange:

I 1 θ 1 ¨ - k t 1 θ 2 - θ 1 = M 1 cos ⁡ ω t

I 2 + I 3 n 2 2 n 3 2 θ 2 ¨ + k t 1 θ 2 - θ 1 - k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 n 2 n 3 = 0

I 4 + I 5 n 4 2 n 5 2 θ 3 ¨ + k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 - k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5 n 4 n 5 = 0

I 6 θ 4 ¨ + k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5 = 0

Resposta

I 1 θ 1 ¨ - k t 1 θ 2 - θ 1 = M 1 cos ⁡ ω t

I 2 + I 3 n 2 2 n 3 2 θ 2 ¨ + k t 1 θ 2 - θ 1 - k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 n 2 n 3 = 0

I 4 + I 5 n 4 2 n 5 2 θ 3 ¨ + k t 2 θ 3 - θ 2 n 2 n 3 - k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5 n 4 n 5 = 0

I 6 θ 4 ¨ + k t 3 θ 4 - θ 3 n 4 n 5 = 0

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