Um disco de 2,8 kg e 40 cm de diâmetro está girando a 260 rpm Quanta força de atrito o freio deve aplicar para que o aro pare em 2,0s A resposta deveria ser Newtons?
Para calcular a força de atrito necessária para parar o disco em 2,0s, podemos usar a seguinte fórmula:
$$F =I \alfa$$
Onde F é a força de atrito, I é o momento de inércia do disco e $\alpha$ é a aceleração angular.
Primeiro precisamos calcular o momento de inércia do disco. Para um disco sólido, o momento de inércia é dado por:
$$I =\frac{1}{2}mR^2$$
Onde m é a massa do disco e R é o raio do disco.
Substituindo os valores dados, obtemos:
$$I =\frac{1}{2} \vezes 2,8kg \vezes (0,2m)^2 =0,056kgm2$$
A seguir, precisamos calcular a aceleração angular. A aceleração angular é dada por:
$$\alfa =\frac{\Delta \omega}{\Delta t}$$
Onde $\Delta \omega$ é a mudança na velocidade angular e $\Delta t$ é a mudança no tempo.
A velocidade angular inicial do disco é dada por:
$$\omega_i =260 \text{rpm} =260 \vezes \frac{2\pi}{60} =27,4rads^{-1}$$
A velocidade angular final do disco é zero.
Portanto, a mudança na velocidade angular é:
$$\Delta \omega =\omega_f - \omega_i =0 - 27,4rads^{-1} =-27,4rads^{-1}$$
A mudança no tempo é dada como 2,0s.
Portanto, a aceleração angular é:
$$\alfa =\frac{-27,4rads^{-1}}{2,0s} =-13,7rads^{-2}$$
Finalmente, podemos calcular a força de atrito necessária para parar o disco:
$$F =I \alfa =0,056kgm2 \vezes -13,7rads^{-2} =-0,77N$$
Portanto, o freio deve aplicar uma força de atrito de 0,77N na borda do disco para pará-lo em 2,0s.