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Condições de Equilíbrio de um Corpo Rígido e Reações de Apoio (Vínculos) 1 Departamento de Ciências Exatas – Engenharia Mecânica Geral 2 Condições de equilíbrio de uma partícula ou um corpo rígido Dizemos que uma PARTÍCULA ou um CORPO RÍGIDO encontra-se em EQUILÍBRIO ESTÁTICO quando este está em REPOUSO ou em MOVIMENTO UNIFORME (velocidade constante). Para manter-se em EQUILÍBRIO, o corpo deve satisfazer duas condições: a) A 2ª Lei de Newton, deve ser nula, ou seja 𝑭𝑹 = 𝒎 ⋅ 𝒂𝑹= 𝟎. b) A soma de todos os MOMENTOS (TORQUES) sobre o corpo também deve ser nula. Ԧ𝐹𝑅 = Ԧ𝐹𝑖 = 0, 𝑀𝑅 𝑂 = 𝑀𝑖 𝑂 = 0 3 Equações de equilíbrio de uma partícula ou um corpo rígido Para um sistema qualquer submetido à forças COPLANARES, ou seja, que atuam em um mesmo plano 𝑥 − 𝑦, as duas equações anteriores são conhecidas como EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO. No caso de dois eixos coordenado apenas, só é preciso analisar o problema em duas dimensões, ou seja: 𝑖=1 𝑛 (𝐹𝑖)𝑥= 0 𝑖=1 𝑛 (𝐹𝑖)𝑦= 0 𝑖=1 𝑛 (𝑀𝑖)𝑂= 0 4 Diagrama de corpo livre Em muitas situações, é bem mais fácil determinar as EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO, imaginando que a partícula ou corpo rígido esteja isolado ou “livre” do seu entorno. Basta imaginar um gráfico onde todas as forças e momentos (torques) aplicados sobre o sistema estão concentradas em um ou mais pontos (pontos de aplicação das forças). A este gráfico damos o nome de DIAGRAMA DE CORPO LIVRE: 𝑭𝑨𝑫 𝑭𝑨𝑩 𝑭𝑨𝑪 Diagrama de Corpo Livre 𝑦 𝑥 5 Reações de apoio ou Vínculos Agora que sabemos desenhar o DIAGRAMA DE CORPO LIVRE, podemos analisar os vários tipos de REAÇÕES DE APOIO ou VÍNCULOS que ocorrem em apoios e pontos de contato entre corpos sujeito a FORÇAS COPLANARES (no mesmo plano de ação). Como regra geral: ✓ Se um apoio impede a translação de um corpos em uma determinada direção, então, uma força de reação surge na direção contrária. ✓ Se um apoio impede uma rotação de um corpo em um determinado sentido, então um momento surge no sentido contrário. Exemplo de ponto de apoio: a) Rolete (rolamento): 𝑷 𝑭𝒚 O rolete impede que o corpo translade na vertical. 6 Reações de apoio ou Vínculos b) Pino: 𝑭 𝑭𝒚 𝑭𝒙 O pino impede que o corpo translade na vertical e na horizontal. c) Apoio fixo: 𝑭 𝑭𝒙 𝑭𝒚 𝑴 O apoio fixo impede completamente que o corpo translade ou rotacione. 7 Reações de apoio ou Vínculos d) Outros tipos de apoios: Cabo Ligação sem peso Rolete Rolete confinado a uma ranhura lisa Apoio oscilante Superfície de contato lisa Membro conectado por pino à um anel liso Membro fixo conectado ao colar em haste lisa Exemplos de vínculos 8 O cabo exerce uma força sobre o apoio, na direção do cabo. Viga de concreto apoiada sobre base que deve agir como superfície de contato lisa Exemplos de vínculos 9 O apoio oscilante para esta viga de ponte permite um movimento horizontal de modo que a ponte esteja livre para se expandir e contrair devido às variações de temperatura. Apoio por pinos no alto da coluna. Exemplo 1: Determine as componentes horizontal e vertical da reação sobre a viga, causada pelo pino em B e o apoio oscilante em A. 10 Exemplo 2: Determine as reações de apoio em A e B na estrutura mostrada. Despreze o peso da barra metálica. 11 Exemplo 3: Determine as componentes horizontal e vertical da reação sobre o membro no pino A e a reação normal no rolete B: 12 Exemplo 4: O membro mostrado na figura está conectado por um pino em A e apoia-se em um suporte liso em B. Determine as componentes horizontal e vertical da reação no ponto A. 13
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