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A Fig. 2 mostra um corpo rígido de massa m que pode girar sem atrito em torno de um eixo horizontal passando por A. Seu momento de inércia com relação ao centro de massa (CM) é ICM, e com relação ao ponto A é IA. O CM está a uma distância h de A. Um ponto B numa extremidade do corpo está a uma distância L de A. Inicialmente em repouso, com o centro de massa alinhado na vertical com o ponto A, o corpo cai sob a ação da gravidade.
Após o corpo girar até o CM chegar à posição horizontal, o módulo da sua velocidade angular é ω. Nesse instante, o corpo possui energia cinética K, e sua energia potencial gravitacional sofreu uma variação ∆Ug. O CM possui velocidade linear vCM, e o ponto B possui velocidade linear vB. Marque a alternativa correta:
(a) K = 1/2mv²B , ∆Ug = −mgL
(b) K = 1/2mv²CM, ∆Ug = −mgh
(c) K = 1/2IAω², ∆Ug = −mgh
(d) K = 1/2ICMω², ∆Ug = −mgh
(e) K = 1/2IAv²B , ∆Ug = −mgL
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Questões Para o Saber

há 4 semanas

Respostas

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há 4 semanas

Vamos analisar cada uma das alternativas com base nas informações fornecidas sobre o corpo rígido que gira em torno do ponto A. 1. Energia Cinética (K): A energia cinética de um corpo em rotação pode ser expressa como \( K = \frac{1}{2} I \omega^2 \), onde \( I \) é o momento de inércia e \( \omega \) é a velocidade angular. Dependendo do ponto em relação ao qual estamos calculando o momento de inércia, podemos usar \( I_A \) ou \( I_{CM} \). 2. Variação da Energia Potencial Gravitacional (∆Ug): A variação da energia potencial gravitacional é dada por \( \Delta U_g = -mg \Delta h \), onde \( \Delta h \) é a variação da altura do centro de massa. Quando o corpo gira até a posição horizontal, o centro de massa desce uma altura \( h \), então \( \Delta U_g = -mgh \). Agora, vamos analisar as alternativas: (a) \( K = \frac{1}{2} mv^2_B \), \( \Delta U_g = -mgL \) - A energia cinética não está correta, pois não consideramos o momento de inércia. (b) \( K = \frac{1}{2} mv^2_{CM} \), \( \Delta U_g = -mgh \) - A energia cinética está incorreta, pois não leva em conta o momento de inércia. (c) \( K = \frac{1}{2} I_A \omega^2 \), \( \Delta U_g = -mgh \) - A variação da energia potencial está correta, mas a energia cinética não está expressa corretamente. (d) \( K = \frac{1}{2} I_{CM} \omega^2 \), \( \Delta U_g = -mgh \) - Aqui, tanto a energia cinética quanto a variação da energia potencial estão corretas. (e) \( K = \frac{1}{2} I_A v^2_B \), \( \Delta U_g = -mgL \) - A energia cinética não está correta, pois não consideramos a relação correta entre \( v_B \) e \( \omega \). Portanto, a alternativa correta é: (d) K = \frac{1}{2} I_{CM} \omega^2, \Delta U_g = -mgh.

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