2.51 Duas forças P e Q são aplicadas tal como mostra a figura a uma co-
nexão de uma aeronave. Sabendo que a conexão está em equilíbrio
e que P = 500 Ne Q = 650 N, determine as intensidades das forças
exercidas nas barras A e B.
50
B
40
Q
P
Respostas
Explicação:
As forças A e B são, respectivamente, 5,61 kN e 1,68 kN.
Esta questão está relacionada com mecânica geral. Note que a conexão está em equilíbrio. Desse modo, sabemos que as forças horizontais e as forças verticais devem ser nulas vetorialmente. Por isso, vamos calcular o somatório de forças em cada direção para determinar o módulo das forças Fa e Fb.
Inicialmente, vamos calcular o somatório de forças na direção Y, onde temos como incógnita apenas a força Fa. Além dessas, temos as duas forças Q e P. Então:
$$\begin{lgathered}\sum F_y=0\\ \\ F_A\times sen(50)-2-3\times cos(40)=0\\ \\ F_A=5,61 \ kN\end{lgathered}$$
De maneira análoga ao cálculo anterior, podemos determinar a força Fb, utilizando agora o somatório de forças na direção X. Logo:
$$\begin{lgathered}\sum F_x=0\\ \\ F_B-5,61\times cos(50)+3\times sen(40)=0\\ \\ F_B=1,68 \ kN\end{lgathered}$$
A intensidade das forças A e B são, respectivamente, 1303N e 418N.
Sistema em equilíbrio
Um sistema é considerado em equilíbrio, quando o somatório de suas forças externas é nulo resultando que o corpo esteja ou em repouso ou em movimento uniforme.
Na conexão da aeronave, temos 4 forças: forças P, Q, Fa e Fb, portanto, para encontrarmos os valores das intensidades dessas forças, devemos calcular o resultante das forças no eixo X e no eixo Y.
- Para o eixo X, temos:
Px + Qx + Fbx + Fax = 0
Onde:
Px = 0; Qx = Q.cos(50°); Fbx = Fb.cos(0); Fax = -Fa.cos(50)
Logo:
0 + Q.cos(50°) + Fb.cos(0) - Fa.cos(50) = 0
650.0,64+Fb - Fa.0,64 = 0
Fb-0,64.Fa = -416
- Para o eixo Y, temos:
Py + Qy + Fby + Fay = 0
Onde:
Py = -P; Qy = -Q.sen(50°); Fby = Fb.sen(0) = 0; Fay = Fa.sen(50)
Portanto:
- P - Q.sen(50°) + 0 + Fa.sen(50) = 0
-500 -498 + Fa.0,76 = 0
0,76Fa = 998
Fa = 1303 N
Substituindo o valor encontrado no eixo Y na equação encontrada no eixo X:
Fb-0,64.Fa = -416 ⇒ Fb-0,64.1303 = -416
Fb = 834-416
Fb = 418 N
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Espero ter ajudado!
Bons estudos!
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