resumo de fÓrmuls do movimento circular

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) RESUMO DE FÓRMULS DO MOVIMENTO CIRCULAR ( circular uniforme e uniformente variado) ------------------------------------------------------------------------------ ----------------- 1) MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME (CINEMÁTICA) a) Equações básicas do movimento circular uniforme (resumo) . Descrição Equações Equação linear da posição s = s o + v.t Equação angular da posição θ = θ o + ω.t Aceleração centrípetra a cp = — R Velocidade linear 2πR v = —— T Velocidade angular ω = —— T Relação entre V e ω v ω = —— R Frequência 1 T = — f . . ------------------------------------------------------------------------------ ----------------------------- b) Sistema de poliias ou outros movimentos congêneres (resumo) . Descrição Equações Quando giram em eixos diferentes R 1 f 1 = R 2 f 2 = ·· = R n f n Quando no mesmo eixo (ω 1 = ω 2 ) v 1 v 2 v n —— = —— =······= —— R 1 R 2 R n . . . ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2) MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORMEMENTE VARIADO( MCUV)

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) RESUMO DE FÓRMULS DO MOVIMENTO CIRCULAR ( circular uniforme e uniformente

variado)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

1) MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME (CINEMÁTICA)

a) Equações básicas do movimento circular uniforme (resumo)

.

Descrição Equações

Equação linear da posição s = so + v.t

Equação angular da posição θ = θo + ω.t

Aceleração centrípetra

acp = —

R

Velocidade linear

2πR

v = ——

T

Velocidade angular

ω = ——

T

Relação entre V e ω

v

ω = ——

R

Frequência

1

T = —

f

. .

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

b) Sistema de poliias ou outros movimentos congêneres (resumo)

.

Descrição Equações

Quando giram em eixos diferentes R1f1 = R2f2 = ·· = Rnfn

Quando no mesmo eixo (ω1 = ω2)

v1 v2 vn

—— = —— =······= ——

R1 R2 Rn

..

.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

2) MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORMEMENTE VARIADO( MCUV)

d1) Equações angulares exlusivas do mcuv (resumo)

.

Descrição Equações

Velocidade angular ω = ωo + α.t

Posição angular

αt²

θ = θo + ωot + ——

2

Velocidade angular ω² = ωo2 + 2α(θ - θo)

. . .

d2) Equações lineares válidas para mcuv e mruv (resumo)

.

Descrição Equações

Velocidade linear v = vo + a.t

Posição linear

at²

s = so + vo.t + ——

2

Veolidade linear v² = vo² + 2a(s - so)

Aceleração ar2 = at

2 + acp2

.. .

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

II) EXERCÍCIOS DE REVISÃO E COMPLEMENTO

1) A equação do tipo s = so + v.t pode descrever linearmente o movimento de uma partícula

em movimento uniforme seja retilíneo ou circular. O gráfico abaixo que pode representar

esta equação define o movimento circular uniforme de um ponto material que descreve uma

circunferência de raio 2 m.

Calcule:

a) a velocidade angular desta partícula (resp: 5 rad/s);

b) a sua aceleração centrípetra (resp: 50 m/s2);

c) a frequência e o período (resp: f = 5/2π Hz; T = 2π/5 s).

1.1) Uma partícula de massa 3kg realiza um movimento circular uniforme com velocidade de

módulo constante de 6m/s, descrevendo um raio de 4m e dando 720 voltas no sentido

horário em 3 minutos. Determine:

a) o período e afrequência (resp: 1/4 s; 4 Hz);

b) o módulo da aceleração centrípetra (resp: 9 m/s2);

c) o módulo da força centrípetra (resp: 27 N);

d) o módulo da aceleração tangencial, se existir (resp: aT = 0);

e) a aceleração resultante (resp: 9 m/s2);

f) o módulo da velocidade angular (resp: 8π rad/s).

2) A equação horária S = 100 + 20t descreve o movimento circular de uma partícula que

realiza um movimento circular uniforme de raio 2m. Determine:

a) a sua frequência e período (resp: f = 5/π Hz; T = π/5 s);

b) a velocidade angular, em módulo (resp: 10 rad/s);

c) o nº de voltas que a partícula dá em 20 segundos (resp: 100/π voltas);

d) o módulo da aceleração centrípetra (resp: 200 cm/s2);

e) o nº de viltas que ela gasta para percorrer 6280m (resp: resp: 1000 voltas).

3) Calcule a frequência e o período das extremidades dos ponteiros de hora, minuto e

segundo de um relógio, em Hz e em segundo respectivamente.

Ponteiro de segundos: T = 60s ; f = 1/60 Hz

Ponteiro de minutos; T = 3600 s; f = 1/3600 Hz

Ponteiro de horas: T = 43200 s; f = 1/43200 Hz

4) Duas polias A e B de raios respectivamente 20 cm e 10 cm estão acopladas por um fio

ideal que passa pelas suas periferias sem deslizar. A polia A gira com frequência de 40 Hz.

Calcule:

Determine:

a) a frquência da polia B (resp: 80 Hz);

b) a velocidade angular das polias A e B (resp: ωA= 80π rad/s; ωB = 160π rad/s);

c) a velocidade linear das polias A e B (resp: vA = 1600π cm/s; vB = 1600π cm/s) ;

d) a celeração centrípetra da polia A (resp: 128000π2 cm/s2);

e) a aceleração centrípetra da polia B (resp: 256000π2 cm/s2).

5) Uma formiga caminha do centro à periferia de um disco de raio 30 cm com velocidade 4

cm/s. Se o disco gira com uma frequência de 100 Hz, quantas voltas o disco dará até a

formiga chegar na perferia?

Resp: 750 voltas

6) Um atirador posicionado a 200 m de um disco que gira em MCU no plano vertical, dispara

um projétil com velocidade constante de 10 m/s, perpendicularmente a sua superfície,

tentando acertar uma mancha diferente da cor do disco que no momento do disparo

encontra-se na borda superior do mesmo (ele mira nesta posição). Se o disco leva 0,5

segundos para dá uma volta completa, quantas rotações ele dará desde o instante do

disparo até acertar areferida mancha?

Resp: 40 voltas

7) Dois atletas, A e B, correm lado a lado em uma pista circular nas faixas correspondentes

ao raio externo de 15 hm e raio interno de 10 hm. Se o atleta A dá 20 voltas em 5 minutos,

determine:

a) as frequências dos atletas A e B, em Hz (resp: fA = 1/15 Hz; fB = 1/15 Hz);

b) o período dos atletas A e B, em segundos (resp: TA = 15 s; TB = 15 s);

c) a velocidade angular do atleta A em rad/s (resp: 2π/15 rad/s);

d) a velocidade angular do atleta B em rad/s (resp: 2π/15 s);

e) a aceleração centrípetra do atleta A em m/s2 (resp: 26,67π2 m/s2);

f) a aceleração centrípetra do atleta B em m/s2 (resp: 17,78π2 m/s2);

8) Duas rodas denteadas, A e B, de raios 50 cm e 30 cm respectivamente, engrenadas uma a

outra, giram com frequências fA = 720 rpn e fB. Calcule:

a) a velocidade linear da roda A (resp: 12π m/s);

b) a velocidade linear da roda B (resp: 12π m/s);

c) o período das polias A e B (resp: TA = 1/12 s; TB = 1/12 s)

9) Uma partícula descreve um movimento circular uniforme, cuja trajetória é uma

circunferência de raio 20 cm, segundo a equação s = 100 + 20t com as unidades no S.I.

Calcule:

a) a velocidade angular (resp: 100 rad/s)

b) a frequência (resp: 50/π Hz)

c) o peródo (resp: π/50 s)

d) a aceleração centrípetra (resp: 2000 m/s2)

10) Um satélite artificial realiza uma órbita circular, com velocidade de módulo constante, à

48000km do centro da Terra. A sua velocidade, tangente a trajetória, em relação a Terra

para que um observador na superfície veja o satélite sempre parado è:

a) ( ) 4000 km/h

b) ( ) 6000 km/h

c) ( ) 8000 km/h

d) ( ) 10000 km/h

e) ( x ) 12000 km/h

Considere, para este caso, π = 3.

11) Dois móveis A e B partem de um mesmo ponto e realizam um movimento circular

uniforme sobre uma circunferência de raio igual a 2m, com velocidades de 4rad/s e 2rad/s

em sentidos opostos. Considerando π = 3, calcule o tempo que os móveis encontram-se pela

primeira vez. ( resp.: 1,0 s).