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MECÂNICA DOS SÓLIDOS – ESTÁTICA – A4
1) Para conceber uma estrutura metálica em que os critérios de um projeto sejam corretamente desenvolvidos é resultado do conhecimento teórico, prático e o esforço combinado de engenheiros civis, engenheiro mecânicos, arquitetos e outros profissionais de diversas áreas. Tais critérios devem ser suficientes para satisfazer os requisitos funcionais e econômicos de um projeto integrado.
Figura 6: Representação de uma viga de comprimento de 6 metros, sob atuação de diferentes forças.
Fonte: HIBBELER, 2016, p. 358.
Considerando a viga ilustrada anteriormente, determine o momento fletor  em D e assinale a alternativa que traz a resposta correta.
Resposta correta. Após realizar o cálculo da reação em B. Realizando o corte da seção no ponto D e adotando o lado direito, iremos aplicar para o ponto D, assim temos:
2) 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 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.
3) A concepção de uma estrutura metálica é resultado do esforço combinado de engenheiros civis, engenheiro mecânicos, arquitetos e outros profissionais de diversas áreas. Os critérios devem ser suficientes para satisfazer os requisitos funcionais e econômicos de um projeto integrado. (PRAIVA, 2013). Vigas são elementos cuja teoria clássica de cálculo reside em hipóteses de elasticidade que simplificam um problema elástico tridimensional para unidimensional. (PRAVIA, Z. M. C. Projeto e cálculo de estruturas de aço
- Edifício industrial detalhado. 1. ed., Rio de Janeiro: Elsevier, 2013.)
Analise as hipóteses clássicas a seguir para uma viga esbelta em flexão, assinale as afirmativas abaixo com V para verdadeiro e F para falso.
(   ) Seções planas, tomadas ortogonalmente ao seu eixo, continuam planas após a flexão.
(   ) As fibras da viga localizadas na linha neutra mudam seu comprimento quando em flexão.
(   ) A linha neutra de uma viga passa pelo centroide da seção transversal da viga.
(   ) A deformação de suas fibras varia linearmente com a distância da linha neutra.
(   ) Condições de equilíbrio são utilizadas para determinar a linha neutra.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
Resposta correta. Você pensou corretamente, todas as alternativas estão corretas, exceto que suas fibras localizadas na linha neutra não mudam seu comprimento.
4) 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.
Sua resposta está incorreta. 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.
5) Para dimensionar vigas o engenheiro precisa ter conhecimento preciso de como as forças atuam internamente no membro estrutural, e desta forma proceder a seleção do material e geometria capazes de suportar a carga de projeto. Levando essas informações em consideração, analise a viga ilustrada a seguir.
Figura 4: Representação de uma viga sob atuação de diferentes forças e reações de apoio.
Fonte: HIBBELER, 2016, p. 356.
Agora, determine os valores do esforço normal (N), o esforço cortante , o momento fletor  no ponto E, e assinale a alternativa que traz a resposta correta.
Resposta correta. Como a questão pede pelos esforços internos em E, não é necessário o cálculo das reações. Basta fazer a secção no ponto E, utilizar a seção da direita e aplicar as equações de equilíbrio para encontrar as forças internas.
6) 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 correta. Após realizar o cálculo da reação em C. Realizando o corte da seção no ponto B e adotando o lado direito, iremos aplicar para o ponto B, assim temos:
7) 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 correta. Após realizar o cálculo da reação em A. Realizando o corte da seção na região entre A e B e adotando o lado esquerdo, iremos aplicar. A carga distribuída é transformando-a em carga concentrada, uma triangular a da região de secção. Assim temos uma equação genérica para o trecho
para
8) Considere também o sistema de massas da figura a seguir, sujeito a uma ação da gravidade no sentido oposto ao eixo y, ou seja, de cima para baixo. Tal sistema é composto por quatro massas de diversos pesos. São copos esféricos posicionados no plano conforme as coordenadas do gráfico. O centro de gravidade pode ser calculado utilizando a média ponderada das coordenadas de cada massa (SÁ; ROCHA, 2012). Nestes casos, utiliza-se a equação
A imagem a seguir traz uma representação do sistema de massas. (SÁ, C. C.; ROCHA, J. Treze Viagens Pelo Mundo da Matemática. 2. ed. Portugal: U.Porto, 2012.)
Figura 1: Sistema de massas indicando a localização de cada uma das quatro massas.
Fonte: Elaborada pelo autor, 2019.
Com base nas informações dadas, o centro de gravidade do sistema de massas apresentado na figura anterior se encontra nas coordenadas ________________________.
Das alternativas a seguir, assinale a que melhor completa a frase acima.
Resposta correta.Você pensou corretamente, aplicando a equação indicada temos.
E para o eixo y
9) Para que os profissionais tenham a capacidade de projetar corretamente vigas e estruturas metálicas, alguns conhecimentos teóricos são essenciais. Leia atentamente o conceito a seguir de Best, et. al. (2013, p. 151): “O momento axial ou polar de inércia de uma área em relação a qualquer eixo é igual ao momento de inércia Ida área em relação a um eixo paralelo que passa pelo centroide da área mais o produto da área pelo quadrado da distância entre os dois eixos.” (BEST, C. L.; MCLEAN, W. G.; NELSON, E. W.; POTTER, M. C. Engenharia Mecânica Estática: Coleção Schaum. 1. ed., [S.l]: Bookman, 2013.)
Assinale a alternativa que traz o conceito teórico ao qual o trecho anterior se relaciona.
Sua resposta está incorreta. Reavalie sua resposta, em outras palavras o conceito diz que uma vez sabendo o Momento de Inércia de uma área em relação a um eixo passando pelo centroide, ser possível saber o momento de inércia equivalente para um eixo paralelo.
10) 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 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.