Atividade 4_ Mecânica dos Sólidos (estática)

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Atividade 4 – Mecânica dos Sólidos (Estática)
PERGUNTA 1
Considere o texto a seguir: “A posição do centro de gravidade pode estar localizada fora do corpo, como no caso de um anel, um triângulo vazio, e geralmente em corpos deformados ou de formas angulares. Tais corpos não podem ser suspenso pelo seu centro de gravidade. Porém, geralmente é muito fácil colocar estes corpos em uma posição de equilíbrio mecânico” (FOSTER, G. C.; LOEWY, B.; WEINHOLD, A. F. Introduction to experimental physics, theoretical and practical, including directions for constructing physical apparatus and for making experiments. London: Logmans, Green, and Co, 1875. p. 108.)
Com base nas informações dadas e em seu conhecimento, analise as afirmativas a seguir.
  I. O centro de gravidade de um corpo complexo está necessariamente localizado no corpo.
  II. Somente para geometrias complexas o centro de gravidade está localizado fora do corpo.
  III. Pode ser impossível equilibrar um corpo sob a ação da gravidade por meio da aplicação de somente uma força de apoio.
   IV. O centro de gravidade pode estar localizado em um ponto que não pertence ao corpo.
Agora, assinale a alternativa que traz as afirmativas corretas.
Resposta: III e IV
Feedback da resposta:
Resposta correta. Você pensou corretamente, em alguns casos não é possível equilibrar um corpo com apenas um apoio, pode não haver massa no centro de gravidade
PERGUNTA 2
“É frequentemente necessário calcular o momento de inércia de uma área composta por várias partes distintas as quais são representadas por elementos de formas geométricas simples. O momento de inércia é a integral ou soma dos produtos da distância ao quadrado vezes o elemento da área [...]. Adicionalmente, o momento de inércia de uma área composta sobre um eixo específico é, portanto, simplesmente a soma dos momentos de inércia de seus componentes sobre o mesmo eixo” (PYTEL, A.; KIUSALAAS, J. Engineering Mechanics: Dynamics. 2. ed., London: Thomson Learning, 2001. p. 456.)
Sobre este tema, analise as afirmativas a seguir.
I. Geometrias complexas podem ser geralmente tratadas como um conjunto de geometrias simples que formam o corpo. Com este artifício, é muitas vezes possível calcular de forma analítica o Momento de Inércia de uma geometria complexa.
II. O cálculo do momento de inércia leva em consideração a distribuição das massas.
III. O momento de inércia possui uma dependência linear em relação a distância do elemento de área.
IV. O momento de inércia de um corpo independe de sua massa.
Agora, assinale a alternativa que traz as afirmativas corretas.
Resposta: I e II
Feedback da resposta:
Sua resposta está correta. Artifícios de simplificação podem ser aplicados a geometrias complexa, a distribuição de massa é importante assim como sua distância ao eixo de cálculo de inércia. Adicionalmente, o momento de inércia de um corpo depende de sua massa.
PERGUNTA 3
Considere o seguinte trecho: “Um objeto se comporta como se todo seu peso se concentrasse em um único ponto. Esse ponto é chamado de centro de gravidade. O centro de gravidade de um objeto não está localizado necessariamente no seu centro geométrico, e pode estar localizado fora do objeto. [...] Para sustentar um objeto é possível suportar somente o seu peso.”. (SANTOS, G. N. C.; DANAC, A. C. I-physics IV. Phillppines: Rex Book Store, 2006. p. 9.)
Com base nas informações do trecho acima e seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.
Resposta: Para suportar um objeto sob a ação de um campo gravitacional, é possível aplicar uma força com sentido oposto e direção igual a força gravitacional.
Feedback da resposta:
Sua resposta está correta. O conceito de centro de gravidade tem aplicação para geometrias de qualquer complexidade. As forças devem ser aplicadas colinear com o centro de gravidade do objeto.
PERGUNTA 4
Segundo Nussenzveig (2018, p. 341): “Se o corpo é suspenso por um de seus pontos, na posição de equilíbrio é preciso que a tensão -P do fio de suspensão tenha mesma linha de ação que a força-peso P do corpo aplicada no centro de gravidade G (porque não apenas a resultante, mas também o torque resultante dessas duas forças deve ser nulo).”. (NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: Mecânica. 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher Ltda, 2018.)
Com base nesta afirmação e em seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.
Resposta: Em equilíbrio mecânico, os vetores forças peso e força do fio são colineares.
Feedback da resposta:
Resposta correta. Você pensou corretamente, os vetores de força peso e do fio são colineares, pois além de sustentar o corpo, o torque deve ser nulo nesse ponto de apoio.
PERGUNTA 5
De acordo com Plesha, Gray e Costanzo (2013), os momentos de inércia de área são medidos de como uma área é distribuída em torno de eixos específicos. Os momentos de inércia de área dependem da geometria de uma área (tamanho e perfil) e dos eixos que você selecionar. Os momentos de inércia de área são independentes das forças, dos materiais, e assim por diante. (PLESHA, M. E.; GRAY, G. L.; COSTANZO, F. Mecânica para Engenharia: Estática. 1. ed., Porto Alegre: Bookman, 2013. p. 534.)
Sobre este tema, analise as afirmativas a seguir.
I. Raios de giração podem ser considerados medida alternativa de como uma área é distribuída.
II. Momentos internos suportados pelas vigas são determinados pelas equações de equilíbrio em casos estaticamente determinado.
III. Não é possível determinar o momento segundo de inércia de área para vigas hiperestáticas.
IV. O momento de inércia não é uma propriedade geométrica de um elemento estrutural.
Agora, assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas.
Resposta: I e II
Feedback da resposta:
Resposta correta. Você pensou corretamente. É possível determinar o momento de inércia para a seção transversal de vigas, pois essa é uma informação diretamente relacionada apenas a geometria da seção. 
PERGUNTA 6
Elementos estruturais metálicos desempenham papeis fundamentais na arquitetura e funcionalidade das construções modernas. Entre esses elementos, o mais importante que pode ser citado é a viga, que é um elemento criado para resistir principalmente esforços de flexão. Para que essa estrutura desempenhe o papel esperado, o projetista deve ter conhecimentos teóricos como a viga se comporta quando submetida a um esforço. Considere a viga ilustrada a seguir.
Figura 5: Representação de uma viga com atuação de forças sobre elas.
Fonte: HIBBELER, 2016, p. 357.
Supondo que  ,  e , determine a equação do momento fletor  para a região entre A e B da viga, e assinale a alternativa que traz a resposta correta.
Resposta:
 
PERGUNTA 7
Pytel e Kiusallas (2001) definem que o Momento de Inércia de um corpo pode ser calculado pela seguinte equação:
Segundo Pytel e Kiusallas (2001, p. 347): “Esta integral corresponde a uma medida da habilidade de um corpo em resistir uma mudança em seu movimento angular ao redor de um certo eixo, da mesma forma que a massa de um corpo é a medida da sua habilidade em resistir uma mudança em seu movimento de translação.”. (PYTEL, A.; KIUSALAAS, J. Engineering Mechanics: Dynamics. 2. ed., London: Thomson Learning, 2001.)
Com base nestas informações e nos seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.
Resposta: O Momento de Inércia leva em consideração a geometria e a distribuição da massa do corpo.
Feedback da resposta:
Resposta correta. Você pensou corretamente, a geometria e distribuição de massa são informações fundamentais para determinar o momento de inércia de um corpo.
PERGUNTA 8
De acordo com Meriam e Kraige (2009) as vigas são, sem nenhuma dúvida, as estruturas mais utilizadas da engenharia. Elementos quase obrigatórios no dimensionamento de estruturas de qualquer complexidade, as vigas possuem diversas geometrias transversais, denominados perfis. Os perfis mais utilizados são o perfil em "I" e "T", seguidos pelos perfis em formato de "U" e de "L". (MERIAM, J. L.; KRAIGE, L. G. Mecânica para Engenharia - Estática. 6. ed., Rio de Janeiro: LTCLivros Técnicos e Científicos Editora LTDA, 2009.)
O dimensionamento do perfil de uma viga tem como função principal de garantir que a viga ofereça resistência a esforços de:
I. cisalhamento;
II. momento fletor;
III. carga axial;
IV. esforços que tendem a curvas a viga.
Agora, assinale a alternativa que traz as afirmativas corretas.
Resposta: II e IV
Feedback da resposta:
Resposta correta. Você pensou corretamente, o principal objetivo de uma viga é resistir a cargas de flexão, não tem como função principal resistir ao cisalhamento ou axial.
PERGUNTA 9
Segundo Nussenzveig (2018, p. 341): “Em geral, ao estudar o equilíbrio de um corpo rígido sob a ação de um dado sistema de forças, temos de considerar os pontos de aplicação das forças, porque, se deslocarmos os pontos de aplicação, embora isto não altere a resultante, pode alterar o torque resultante.” (NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: Mecânica. 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher Ltda, 2018.)
Com base nesta afirmação e em seus conhecimentos, analise as afirmativas a seguir.
        I.            Para cálculo dos efeitos da ação da gravidade, não é necessário levar em consideração a posição das massas ou os efeitos do torque.
     II.            O cálculo do torque resultante da força gravitacional leva em consideração a posição da distribuição da massa do corpo ou a posição do centro de gravidade.
  III.            Sob a atuação de um campo gravitacional, o corpo está sempre em equilíbrio estático.
  IV.            A força gravitacional não aplica nenhum momento em um corpo que possui massa.
Agora, assinale a alternativa que traz a(s) afirmativa(s) correta(s).
Resposta: II, apenas
Feedback da resposta:
Resposta correta. Você pensou corretamente, a posição do centro de gravidade e distribuição de massa são informações fundamentais para determinar os efeitos do torque sobre o corpo.
PERGUNTA 10
Para dimensionar uma estrutura mecânica é fundamental que o engenheiro projetista conheça as forças que atuam internamente no membro estrutural, para assim possibilitar a seleção do material e geometria capazes de suportar a carga de projeto. (BEER, F. P. et al. Vector Mechanics for Engineers: Statics and Dynamics. 12. ed. McGraw-Hill Education, 2019.)
Figura 2: Viga de comprimento L em equilíbrio sob a aplicação de cargas pontuais e reações de apoio.
Fonte: HIBBELER, 2016, p. 354.
Considere a viga ilustrada e suponha que que ;  e . Assim, determine o momento fletor  no ponto B e assinale a alternativa que traz a resposta correta.
Resposta: