Lista de exercícios_2

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Universidade Estadual Paulista 
Faculdade de Engenharia, Campus de Guaratinguetá, Departamento de Mecânica. 
 
Prof. Fernando de Azevedo Silva – 06/04/2020 
2a Lista de Exercícios – EleMaq 
Tópico 1: Introdução ao Projeto de Máquinas. 
 
1) A figura a seguir exibe um esboço de um rolo motor utilizado numa esteira transportadora industrial com 
um diâmetro nominal de 6 in, sendo movido a 5 rpm pela potência de acionamento de 1 hp. Determine: 
a) Um diâmetro apropriado de eixo dC considerando uma tensão admissível de torção de 14 kpsi. 
b) A tensão atuante no eixo se o torque de arranque do motor fosse o dobro do torque de funcionamento. 
 
 
 
2) Um eixo de aço vazado deve transmitir 5.400 N.m de torque e ser dimensionado de tal forma que a 
tensão de torção não exceda a 150 MPa. Determine: 
a) Os diâmetros nominais do eixo. 
b) A tensão atuante no interior do eixo, quando o torque total é aplicado. 
c) Os coeficientes de segurança reais do eixo. 
 
3) Uma haste de seção circular confeccionada em aço-carbono possui comprimento L e diâmetro nominal 
d. A haste é suspensa em um poço de mineração e segura na sua extremidade inferior um recipiente 
contendo minério de ferro de peso W. Determine: 
a) Uma equação analítica para a tensão máxima atuante na haste, considerando o peso próprio da haste. 
b) A tensão máxima atuante se L = 40 m, d = 8 mm e W = 1,5 kN. 
c) A margem de segurança da haste, sabendo que será utilizado o aço estrutural ASTM – A36 (limite de 
escoamento na tração Sy = 250 MPa). 
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Faculdade de Engenharia, Campus de Guaratinguetá, Departamento de Mecânica. 
 
Prof. Fernando de Azevedo Silva – 06/04/2020 
 
4) Uma barra de aço servindo como um “cabide vertical” destinada a posicionar componentes de máquinas 
é conectada a um suporte estrutural através da união aparafusada visualizada na figura a seguir. A parte 
principal do cabide tem seção transversal retangular com largura b1 = 38,1 mm e b2 = 76,2 mm. 
Determinar a carga máxima de tração que poderá ser aplicada sem provocar o colapso da estrutura e a 
margem de segurança mínima real. Dados de projeto: 
a) Material da barra (Aço estrutural ASTM – A572 ® Sy = 340 MPa) 
b) Espessura da barra (t = 12,7 mm) 
c) Material do parafuso (Aço usinado ® Sy = 520 MPa) 
d) Diâmetro nominal do parafuso (d = 25,4 mm) 
e) Coeficiente de segurança para aplicações estáticas (3,0 ≤ CS ≤ 5,0) 
 
 
5) Um eixo sólido fabricado em aço possui diâmetro de 70 mm e é utilizado num sistema mecânico como 
um transmissor de torque. É substituído por um eixo vazado de diâmetro 70 mm, com uma espessura de 
parede de 6 mm. Se ambos os materiais tem a mesma resistência mecânica, qual é a redução percentual 
que ocorre na transmissão de torque? Qual é a redução percentual no peso do eixo? 
 
6) Considerando-se a mesma área de seção transversal para um eixo rotativo de seção transversal quadrada 
e para um eixo rotativo de seção transversal circular, qual deles, em torção pura, apresenta a tensão 
máxima de cisalhamento mais elevada e por qual múltiplo ela é mais elevada? 
 
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7) Um lustre de 400 lbf está sustentado por dois cabos de aço de 10 ft sob tração. Determine um diâmetro 
nominal apropriado para os cabos de forma que a tensão atuante não exceda a tensão admissível de 
5.000 psi. Qual será a deformação dos cabos? Apresente todas as hipóteses utilizadas. 
 
8) O pistão de um motor de combustão interna está conectado a sua biela por um pino. Determine a força 
aplicada no pino se o pistão, que tem massa de 0,5 kg, tiver uma aceleração de 2.500 g. Projete o pino de 
articulação do problema considerando que a máxima tensão principal admissível é 20 kpsi se o pino for 
vazado e tiver duas seções em cisalhamento puro. 
 
9) Projete um pino em cisalhamento puro para o eixo da hélice de um motor de popa se o eixo através do 
qual o pino é colocado tem 25 mm de diâmetro, a hélice tem 200 mm de diâmetro e o pino deve falhar 
quando uma força > 400 N é aplicada na extremidade da hélice. Pressuponha que a tensão de 
cisalhamento na ruptura para o material do pino seja de 100 MPa. 
 
10) Se o cilindro maciço fabricado em aço possui um diâmetro nominal de 1,25 in (figura a seguir) estiver 
rigidamente conectado a suportes fixos em cada extremidade (seções A e D) e submetido apenas aos 
momentos torçores TB e TC, sendo: TB = 20.000 lb-in e TC = 30.000 lb-in. Determinar: 
a) As reações TA e TD em cada extremidade do cilindro. 
b) A rotação da seção B com relação à seção C. 
c) A intensidade e a posição da máxima deformação específica de cisalhamento.