Numa feira de ciências, um estudante utilizará o
disco de Maxwell (ioiô) para demonstrar o princípio da
conservação da energia. A apresentação consistirá
em
duas etapas:
Etapa 1 - a explicação de que, à medida que o
disco
desce, parte de sua energia potencial gravitacional
é transformada em energia cinética de
translação e
energia cinética de rotação;
Etapa 2 - o cálculo da
energia cinética de rotação do
disco no ponto mais baixo de sua trajetória, supondo o
sistema
conservativo.
Ao
preparar a segunda etapa, ele considera a
aceleração da gravidade igual a 10 ms-2 e a
velocidade
linear do centro de massa do disco desprezível em
comparação com a velocidade angular. Em
seguida,
mede a altura do topo do disco em relação ao chão no
ponto mais baixo de sua trajetória,
obtendo 1/3 da altura
da haste do brinquedo.
As especificações de
tamanho do brinquedo, isto é,
de comprimento (C), largura (L) e altura (A), assim como
da massa de
seu disco de metal, foram encontradas
pelo estudante no recorte de manual ilustrado a seguir.

Conteúdo: base de metal, hastes metálicas,
barra superior, disco de metal.
Tamanho (C × L × A): 300
mm × 100 mm × 410 mm
Massa do disco de metal: 30 g
O resultado do cálculo da etapa 2, em joule,
é: