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Uma roda de bicicleta possui diâmetro de 622 mm e parte do repouso girando com aceleração angular constante de 3,5 rad/s2.
No instante em que a roda completa a sua terceira volta completa, calcule a aceleração radial de um ponto da borda, usando a relação ar=v2/r.
A 54,6 m/s2
B 41,0 m/s2
C 26,7 m/s2
D 15,1 m/s2
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Testando o Conhecimento

há 5 meses

Respostas

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há 5 meses

Para resolver essa questão, precisamos calcular a aceleração radial \( a_r \) de um ponto na borda da roda da bicicleta. A aceleração radial é dada pela fórmula: \[ a_r = \frac{v^2}{r} \] Primeiro, vamos encontrar o raio \( r \) da roda. O diâmetro é de 622 mm, então: \[ r = \frac{622 \, \text{mm}}{2} = 311 \, \text{mm} = 0,311 \, \text{m} \] Agora, precisamos calcular a velocidade \( v \) da borda da roda quando ela completa a terceira volta. A aceleração angular \( \alpha \) é de \( 3,5 \, \text{rad/s}^2 \). A relação entre a aceleração angular e a velocidade angular \( \omega \) é dada por: \[ \omega = \alpha \cdot t \] Para encontrar o tempo \( t \) que leva para completar 3 voltas, precisamos saber quantos radianos isso representa. Uma volta completa é \( 2\pi \) radianos, então 3 voltas são: \[ \theta = 3 \cdot 2\pi = 6\pi \, \text{rad} \] Usando a equação do movimento angular: \[ \theta = \omega_0 t + \frac{1}{2} \alpha t^2 \] Como a roda parte do repouso, \( \omega_0 = 0 \): \[ 6\pi = \frac{1}{2} \cdot 3,5 \cdot t^2 \] Resolvendo para \( t^2 \): \[ 6\pi = 1,75 t^2 \] \[ t^2 = \frac{6\pi}{1,75} \] \[ t^2 \approx 10,74 \] \[ t \approx 3,28 \, \text{s} \] Agora, podemos calcular a velocidade angular \( \omega \) ao final desse tempo: \[ \omega = \alpha \cdot t = 3,5 \cdot 3,28 \approx 11,48 \, \text{rad/s} \] A velocidade linear \( v \) na borda da roda é dada por: \[ v = \omega \cdot r = 11,48 \cdot 0,311 \approx 3,57 \, \text{m/s} \] Agora, podemos calcular a aceleração radial \( a_r \): \[ a_r = \frac{v^2}{r} = \frac{(3,57)^2}{0,311} \approx \frac{12,7449}{0,311} \approx 40,98 \, \text{m/s}^2 \] Arredondando, temos aproximadamente \( 41,0 \, \text{m/s}^2 \). Portanto, a alternativa correta é: B 41,0 m/s².

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