Uma nova forma de geração de energia elétrica eólica que vem sendo testada usa a vibração de uma haste vertical de carbono produzida pela força do vento

UNICAMP 2022 (2ª fase) - QUESTÃO 16

Uma nova forma de geração de energia elétrica eólica que vem sendo testada usa a vibração de uma haste vertical de carbono produzida pela força do vento. A energia da oscilação da haste é transformada em energia elétrica por meio de alternadores. Esse sistema apresenta vantagens para o meio ambiente, uma vez que não utiliza as turbinas eólicas convencionais por serem muito barulhentas e perturbarem as comunidades vizinhas e a migração de pássaros.

a) Uma haste vertical rígida, usada num experimento de laboratório, oscila com pequena amplitude de forma que a sua extremidade superior descreve um movimento aproximadamente horizontal. A posição horizontal da extremidade, x(t), varia com o tempo t conforme o gráfico da figura A. Calcule a velocidade escalar média vem e o módulo vm da velocidade média da extremidade superior da haste durante um período completo de oscilação.

b) O movimento da extremidade superior da haste do item (a) é similar ao de um pêndulo. Um pêndulo simples, de comprimento L = 2,0 m e massa m em sua extremidade inferior (a massa da haste em si é desprezível), é solto a partir do repouso do ângulo 00 26° (veja a figura B). Despreze perdas por atrito e calcule a velocidade da massa m quando ela passa pelo ponto mais baixo da trajetória.

Dados: sen 26° ≃ 0,44; cos 26 ≃ 0,90; tan 26° ≃ 0,49.

QUESTÃO ANTERIOR:

- Foi inaugurada em 2021, no deserto do Atacama, no Chile, a primeira usina termossolar da América Latina

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

a) 1) De acordo com o gráfico dado, a amplitude de oscilação vale A = 1,5cm.

2) Para um período completo de oscilação, a extremidade superior da haste vertical retornou ao ponto de partida e o deslocamento vetorial é o vetor nulo e, por consequência, a velocidade vetorial média é o vetor nulo

3) Por outro lado, sendo a trajetória retilínea, o deslocamento escalar também será nulo e a velocidade escalar média também será nula:

4) Contudo, existe também o conceito de rapidez média, usado muito em Portugal e nos Estados Unidos, com o nome de “speed” definida como a razão entre a distância percorrida e o tempo gasto:

d = 4 . A = 6,0cm e T = 0,20s (leitura do gráfico)