1)
Plantea la variación de energía mecánica (observa que al inicio tienen solo energía potencial gravitatoria, y que al final tienes energía cinética de traslación y de rotación), y como tienes conservación (recuerda que no hay deslizamiento, y que la fuerza de rozamiento estática es conservativa en la rodadura sin deslizamiento), tienes:
ΔEM = 0, sustituyes expresiones, y queda:
(ECTf + ECRf) - EPi = 0, resuelves el agrupamiento, haces pasaje de término, y queda:
ECTf + ECRf = EPi, sustituyes expresiones, y queda:
(1/2)*M*vf2 + (1/2)*I*ωf2 = M*g*hi, multiplicas por 2 en todos los términos de la ecuación, y queda:
M*vf2 + I*ωf2 = 2*M*g*hi, aplicas la relación de rodadura sin deslizar (ωf = vf/R), y queda:
M*vf2 + I*(vf/R)2 = 2*M*g*hi, resuelves la potencia en el segundo término, y queda:
M*vf2 + I*vf2/R2 = 2*M*g*hi, multiplicas por R2 en todos los términos de la ecuación, y queda:
M*R2*vf2 + I*vf2 = 2*M*R2*g*hi (1).
Luego, recuerda la expresión del momento de inercia (con respecto a un eje de simetría que pasa por su centro de masas) para un cilindro macizo (disco):
ID = (1/2)*M*R2, luego, sustituyes en la ecuación señalada (1), y queda:
M*R2*vDf2 + (1/2)*M*R2*vDf2 = 2*M*R2*g*hi, multiplicas por 2/(M*R2) en todos los términos de la ecuación, y queda:
2*vDf2 + vDf2 = 4*g*hi, reduces términos semejantes en el primer miembro, y queda:
3*vDf2 = 4*g*hi, divides por 3 en ambos miembros de la ecuación, y queda:
vDf2 = (4/3)*g*hi (2).
Luego, recuerda la expresión del momento de inercia (con respecto a un eje de simetría que pasa por su centro de masas) para un cilindro hueco con pared muy delgada (cilindro):
IC = M*R2, luego, sustituyes en la ecuación señalada (1), y queda:
M*R2*vCf2 + M*R2*vCf2 = 2*M*R2*g*hi, divides por M*R2 en todos los términos de la ecuación, y queda:
vCf2 + vCf2 = 2*g*hi, reduces términos semejantes en el primer miembro, y queda:
2*vCf2 = 2*g*hi, divides por 2 en ambos miembros de la ecuación, y queda:
vCf2 = g*hi (3).
Luego, plantea la razón entre las expresiones señaladas (2) (3):
r = vDf2/vCf2, sustituyes expresiones, y queda:
r = (4/3)*g*hi/(g*hi), simplificas, y queda:
r = 4/3 > 1,
por lo que tienes que el cuadrado del módulo de la velocidad final del disco (D) es mayor que el cuadrado del módulo de la velocidad del cilindro (C), por lo que puedes concluir que el disco llega al pie del plano inclinado con rapidez mayor que la rapidez con la que llega el cilindro.
Espero haberte ayudado.