A figura a seguir mostra um sistema bloco-mola-amortecedor. O bloco tem massa 12 kg, a rigidez da mola é k = 60 N/m e o coeficiente de amortecimento viscoso é c = 53,67 N.s/m. O bloco é deslocado para a oposição x = 60 mm e solto a partir do repouso. Determine o tipo de movimento vibratório.
a. Vibratório forçado sem amortecimento
b. Vibratório livre superamortecido
c. Vibratório livre subamortecido
d. Vibratório livre criticamente amortecido
e. Vibratório forçado com amortecimento viscoso
Ed
há 23 horas
Para determinar o tipo de movimento vibratório do sistema bloco-mola-amortecedor, precisamos analisar os parâmetros dados: 1. Massa (m): 12 kg 2. Rigidez da mola (k): 60 N/m 3. Coeficiente de amortecimento viscoso (c): 53,67 N.s/m 4. Deslocamento inicial (x): 60 mm (ou 0,06 m) O tipo de movimento vibratório depende da relação entre o coeficiente de amortecimento (c), a massa (m) e a rigidez da mola (k). Para isso, calculamos a frequência natural e a razão de amortecimento. 1. Frequência natural (ω₀): \[ \omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{60}{12}} = \sqrt{5} \approx 2,24 \, \text{rad/s} \] 2. Razão de amortecimento (ζ): \[ \zeta = \frac{c}{2\sqrt{mk}} = \frac{53,67}{2\sqrt{12 \cdot 60}} \approx \frac{53,67}{2 \cdot 24,49} \approx \frac{53,67}{48,98} \approx 1,09 \] Com a razão de amortecimento (ζ) maior que 1, o sistema é classificado como superamortecido. Agora, analisando as alternativas: a) Vibratório forçado sem amortecimento - Não se aplica, pois há amortecimento. b) Vibratório livre superamortecido - Correto, pois ζ > 1. c) Vibratório livre subamortecido - Não se aplica, pois ζ < 1. d) Vibratório livre criticamente amortecido - Não se aplica, pois ζ = 1. e) Vibratório forçado com amortecimento viscoso - Não se aplica, pois o sistema é livre. Portanto, a alternativa correta é: b) Vibratório livre superamortecido.