Podemos utilizar a conservação da energia mecânica para resolver esse problema. Inicialmente, toda a energia do sistema está na forma de energia potencial gravitacional, dada por mgh, onde m é a massa do ioiô, g é a aceleração da gravidade e h é a altura de onde o ioiô foi solto. Quando o ioiô atinge o solo, toda a energia está na forma de energia cinética, dada por (1/2)mv², onde v é a velocidade do centro de massa do ioiô. Como o ioiô não desliza, podemos utilizar a equação de rolamento sem deslizamento para relacionar a velocidade do centro de massa com a velocidade angular do ioiô. Essa equação é dada por v = Rω, onde R é o raio do ioiô e ω é a velocidade angular. Assim, podemos escrever a conservação da energia mecânica como: mgh = (1/2)mv² + (1/2)Iω² O momento de inércia do ioiô em relação ao seu centro de massa é dado por I = (1/2)mr², onde r é o raio do ioiô. Substituindo essa expressão na equação acima e utilizando a equação de rolamento sem deslizamento, obtemos: mgh = (1/2)mv² + (1/4)mv² v = sqrt(5gh/4) Substituindo os valores dados no problema, temos: v = sqrt(5 x 9,8 x 1,4) = 3,85 m/s Portanto, a alternativa correta é a letra C) 3,85 m/s.
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Fisíca 1 Dinamica dos Movimentos Gil Costa
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