(Enem 2016)
A invenção e o acoplamento entre engrenagens revolucionaram a ciência na época e propiciaram a invenção de várias tecnologias, como os relógios. Ao construir um pequeno cronômetro, um relojoeiro usa o sistema de engrenagens mostrado. De acordo com a figura, um motor é ligado ao eixo e movimenta as engrenagens fazendo o ponteiro girar. A frequência do motor é de 18 RPM, e o número de dentes das engrenagens está apresentado no quadro.
Engrenagem
Dentes
A
24
B
72
C
36
D
108
A frequência de giro do ponteiro, em RPM, é
Como A possui 24 dentes e B 72, B é 3 vezes maior que A, considerando ra e rb os raios de A e B respectivamente, podemos considerar que
rb = 3ra
A e B estão acopladas por contato, para engrenagens acopladas por contato vale a relação fara = fbrb
Segundo a questão fa = 18 rpm, assim sendo
18ra = fbrb
18ra = 3fbra
fb = 6 rpm
Como B e C estão acopladas por eixo fc = fb
C possui 36 dentes e D 108, logo D é 3 vezes maior que C, considerando rc e rd os raios de C e D respectivamente, podemos considerar que
rd = 3rc
C e D também estão acopladas por contato, então fcrc = fdrd
Segundo a questão fc = 6 rpm, logo
6rc = fdrd
6rc = 3fdrc
fd = 2 rpm frequência de giro da engrenagem d
Como o ponteiro está ligado a engrenagem d a frequência de rotações é 2 rpm.