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.ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA – TÓPICOS E INTEGRADORES Márcio Alan de Sousa Matrícula: 01436178 Engenharia Elétrica De acordo com a AMLEF (Acervo Museológico dos Laboratórios de Ensino de Física) da UFRGS. “A Máquina de Atwood aparece primeiramente na A Treatise on the Rectilinear Motion and Rotation of Bodies, with a Description of Original Experiments Relative to the Subject ("Um Tratado sobre o Movimento Retilíneo e sobre a Rotação de Corpos, com uma Descrição dos Experimentos Originais Relativos ao Assunto", em tradução livre), a qual foi escrita pelo reverendo George Atwood em 1784. Essa máquina consiste numa roldana (considerada sem massa) que pode girar em torno de um eixo fixo, pela qual passa um fio de massa desprezível e inextensível. Em cada uma das extremidades do fio encontram-se corpos de massas m1 e m2. A diferença entre os pesos dos corpos é o que faz com que haja um torque não nulo na polia (a qual irá girar com uma aceleração angular constante), permitindo o movimento dos corpos. Esse instrumento permite que seja possível determinar o momento de inércia de objetos com simetria cilíndrica, a aceleração da gravidade (dependendo de como se monta o experimento), bem como testar as leis de Newton com aceleração constante.” Diante disto resolveremos o case abaixo proposto: A MÁQUINA DE ATWOOD foi inventada em 1784 por George Atwood. É usada para demonstrações em laboratório das leis da dinâmica. Ela consiste em dois corpos de massa m1 e m2 presos por uma corda que passa sobre uma roldana. Na figura a seguir, está representada uma Máquina de Atwood, cuja polia tem raio R e massa m. Na situação da figura, a corda tem massa desprezível e os blocos estão em repouso e possuem massas, respectivamente, iguais a MA = 200 g e MB = 60 g. Em determinado instante, o sistema é abandonado a partir do repouso. 1º) Qual a tração na corda? Qual é a aceleração dos blocos A e B? E qual a velocidade dos blocos A e B, no instante que o bloco A toca a superfície? Considere que a massa da polia é desprezível. Para calcularmos a tração na corda, precisamos saber o os pesos de MA e MB. MA = 200g = 0,2Kg MB = 60g = 0,06Kg P = M . g – onde utilizaremos gravidade g = 10m/s2 PA = 0,2 . 10 = 2N PB = 0,06 . 10 = 0,6N FR = ms . a (2ª lei de Newton) PA – PB = (MA + MB) . a 2 – 0,6 = (0,2 + 0,06) . a a = a = 5,38m/s2 Bloco A, como MB é maior MA, então: PA – T = MA . a 2 – T = 0,2 . 5,38 T = 0,924N Bloco B, como MB é maior MA, então: T – PB = MB . a T – 0,6 = 0,06 . 5,38 T = 0,922N Para calcular a velocidade onde o tempo não tem relação utilizaremos a Equação de Torricelli. Onde o tempo inicial é zero por considerar que o corpo estava em repouso. √ 2º) Responda as perguntas anteriores considerando que a polia tem raio de 20cm e massa de 100g. MA = 200g = 0,2Kg MB = 60g = 0,06Kg MP = 100g = 0,1Kg gravidade g = 10m/s 2 PA = 2N PB = 0,6N Raio da polia = 20cm = 0,2m TR = I = TTA - TTB (2ª lei de Newton rotação) ω = = = 26,9,rad/s² = TA · R – TB · R = 0,924 · 0,2 – 0,922 · 0,2 = 0,0004 = 4 · N.m = ɪ · ω ɪ = = = 1,48 · Kg m² = = 4,66 rad/s² O momento de inércia da polia 0, então TA = TB e aceleração é igual a aceleração com massa da polia desprezível. TA = = = 0,923N TB = = = 0,923N √ REFERÊNCIAS Junior, Elias Arcanjo da Silva. Tópicos Integradores I – Engenharias; UNIDADE II; Grupo Ser Educacional, Recife, 2019. Junior, Elias Arcanjo da Silva. Tópicos Integradores I – Engenharias; UNIDADE III; Grupo Ser Educacional, Recife, 2019. FONTES: https://www.ufrgs.br/amlef/glossario/maquina-de-atwood/ acesso em 29/06/2022. . Youtube. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=pM6Ed9O9tXs diversos acessos entre 29/05/2022 e 07/06/2022. FBNET | Dn7 - Dois blocos pendurados em uma polia, qual a tração no fio - máquina de Atwood. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=rsuDR4V91ZM&t=694s diversos acessos entre 29/05/2022 e 07/06/2022. https://www.youtube.com/watch?v=pM6Ed9O9tXs https://www.youtube.com/watch?v=rsuDR4V91ZM&t=694s
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