Rispondo con ordine:
1) usando D'Alambert, è consigliabile considerare il punto di istantanea rotazione, che è in questo caso il centro di massa del corpo 4, che è un rocchetto. Come avrai avuto modo di notare, nel calcolo dell'accelerazione non ho esplicitato nulla, perché il momento di inerzia mi veniva già dato dalla traccia!! Basta che vedi i dati tabellati.
Concordo con la tua osservazione del calcolo del momento di inerzia del rocchetto. E' una somma, come tu hai spiegato. Per rendertene conto, basta che guardi la prova di Meccanica di Luglio 2013. In realtà, il momento di inerzia, in generale, va calcolato rispetto al punto di rotazione. Se il rocchetto striscia su un piano, bisogna usare il teorema degli assi paralleli e sommare al momento di inerzia rispetto al centro di massa un altro contributo (che dipende dalla distanza tra il centro di massa e il piano su cui rotola il rocchetto).
2) non si sa come evolve il sistema. Puoi mettere gli assi come vuoi. Il criterio è arbitrario. Se hai messo gli assi al contrario, le accelerazioni o le eventuali velocità saranno negative, ovvero: vanno nel verso opposto rispetto a quello da te ipotizzato.
3) il ragionamento contrario a quello fatto da me è sempre possibile.
Buono studio.