15.5.6. A manivela giratória 1 de um paralelogramo articulado com comprimento OA = 0,4 m tem uma velocidade angular de rotação ω1 = 10 rad/s em torno do eixo O. Os momentos de inércia das manivelas 1 e 3 em relação aos seus eixos de rotação são 0,1 kg m2 . A biela tem massa de 2 m2 = 5 kg. É necessário determinar a energia cinética do mecanismo.
Para resolver este problema, é necessário utilizar a fórmula da energia cinética de um sistema de corpos:
T = Σ(1/2) m v² + Σ(1/2) I ω²,
onde Σ(1/2)·m·v² é a energia cinética do movimento translacional, Σ(1/2)·I·ω² é a energia cinética do movimento rotacional.
Massa da manivela 1 m2 = 2 m2 = 10 kg. A velocidade do ponto A da circunferência é igual a v = ω1·OA = 10·0,4 = 4 m/s.
A energia cinética do movimento translacional é igual a:
Tpost = (1/2) m v² = (1/2) 10 4² = 80 J.
O momento de inércia da biela em relação ao seu eixo de rotação é igual a:
Ish = (1/12) m2 L² = (1/12) 5 0,4² = 0,0333 kg m².
O momento de inércia da manivela 1 em relação ao seu eixo de rotação é igual a:
I1 = (1/12)·m1·L² + m1·(L/2)² = (1/12)·10·0,4² + 10·(0,4/2)² = 0,7667 kg·m² .
A energia cinética do movimento rotacional é igual a:
Tvracht = (1/2)·(Ish + I1)·ω1² = (1/2)·(0,0333 + 0,7667)·10² = 40 J.
Assim, a energia cinética do mecanismo é igual a:
T = Tposto + Trote = 80 + 40 = 120 J.
Este produto digital é a solução para um dos problemas do acervo da Kepe O.E. 1989. A solução foi preenchida por um profissional especialista na área de mecânica e representa uma descrição precisa e detalhada da solução do problema 15.5.6.
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Autor: Profissional Mecânico
Ano de fabricação: 1989
Formato: PDF
Número de páginas: 2
Preço: 50 rublos
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Solução para o problema 15.5.6 da coleção de Kepe O.E. 1989 é determinar a energia cinética do mecanismo, que consiste em uma manivela 1 paralelogramo articulado com comprimento OA = 0,4 m. A manivela gira uniformemente em torno do eixo O com uma velocidade angular ω1 = 10 rad/s. A massa da biela 2 m2 = 5 kg, e os momentos de inércia das manivelas 1 e 3 em relação aos seus eixos de rotação são iguais a 0,1 kg m2.
Para resolver o problema, é necessário determinar a energia cinética de cada elemento do mecanismo e depois somá-las. Para a manivela e a biela, a energia cinética é determinada pela fórmula:
E = (1/2) * I * ω ^ 2,
onde E é a energia cinética, I é o momento de inércia, ω é a velocidade angular do elemento.
Para a manivela 1 a energia cinética será igual a:
E1 = (1/2) * 0,1 * 10 ^ 2 = 5 J.
Para a biela, a energia cinética será igual a:
E2 = (1/2) * m2 * v ^ 2,
onde v é a velocidade da biela. A velocidade da biela pode ser determinada a partir da equação de movimento da biela:
v = r * ω1,
onde r é o raio da manivela. Por isso,
v = 0,4/2 * 10 = 2m/s.
Substituindo o valor da velocidade na fórmula da energia cinética, obtemos:
E2 = (1/2) * 5 * 2 ^ 2 = 10 J.
Assim, a energia cinética do mecanismo será igual a:
E = E1 + E2 = 15 J.
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