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Questão 4: demonstração

A máquina é alimentada com a tensão nominal e, subitamente, desligada da alimentação; constroi-se a característica representativa da velocidade durante a imobilização (Figura 11).

Figura 11 (animação)

As equações que se seguem consideram a origem do tempo no instante t0, ou seja, t0 = 0.

Momento de inércia J. A equação geral do movimento no instante da desligação é:

,

ou seja:

.

O binário estático, Ts0 , no momento da desligação é devido apenas a perdas mecânicas,

,

e a razão dt/dW pode ser determinada pela tangente à característica de velocidade, no instante da desligação. Resulta:

.

Obtendo-se, assim

,

atendendo a que

.

Coeficiente de atrito viscoso kv. No instante da desligação, tem-se

,

ou seja,

,

ou ainda

.
(1)

A equação geral de movimento durante a imobilização é:

,

cuja solução é

,

sendo

,
(2)

a constante de tempo mecânica.

Reescrevendo a expressão da solução para o instante t = ts, onde se tem W = 0, resulta

, ou, o que é equivalente .

Explicitando o binário de atrito Tf na expressão (1) obtém-se:

,
(3)

e igualando as duas expressões anteriores, resulta:

.

Relativamente ao primeiro membro desta expressão, tendo em consideração (1), obtém-se:

.

Resultando:

.

Substituindo a expressão da constante de tempo mecânica (2), obtém-se:

,
(4)

expressão que permite o cálculo de kv.

A equação (4) não é linear, sendo a sua solução da forma

,

onde W(a) representa a função de W Lambert . Esta função é a inversa de . O seu valor em

,

é a solução da equação

,

que pode ser resolvida por métodos numéricos .

Finalmente, o valor experimental deste exemplo é:

kv = 0,003262 Nms.

Binário de atrito Tf. Pode ser determinado directamente através da expressão (3). Resulta

Tf = 0,1 Nm.

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