atividade 2 - resistência dos materiais

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<p>1/5</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária</p><p>Semestre: 6º</p><p>Disciplina: Resistência dos Materiais</p><p>ATIVIDADE AVALIATIVA ESPECIAL (AAE) 2 - referente às aulas 5 a 8</p><p>Professor: Igor Seicho Kiyomura</p><p>ORIENTAÇÕES</p><p>- Responder no próprio arquivo;</p><p>- A pontuação referente a cada exercício está demarcada em seu início;</p><p>- Enviar via portal até 24/03/2023</p><p>- A atividade deve ser feita individualmente.</p><p>1º) Qual das seguintes alternativas descreve corretamente a carga axial como uma forma de carga em</p><p>materiais? (1,0)</p><p>a) A carga axial é uma carga que causa a deformação angular em um material.</p><p>b) A carga axial é uma carga que causa a deformação transversal em um material.</p><p>c) A carga axial é uma carga que age perpendicularmente à seção transversal do material.</p><p>d) A carga axial é uma carga que age paralelamente à seção transversal do material.</p><p>2º) Qual das seguintes alternativas descreve corretamente o torque como uma forma de carga em</p><p>materiais? (1,0)</p><p>a) O torque é uma carga que causa a deformação longitudinal em um material.</p><p>b) O torque é uma carga que causa a deformação transversal em um material.</p><p>c) O torque é uma carga que age perpendicularmente à seção transversal do material.</p><p>d) O torque é uma carga que causa o movimento rotacional em um material.</p><p>3º) Qual das seguintes alternativas descreve corretamente o momento fletor como uma forma de carga</p><p>em materiais? (1,0)</p><p>a) O momento fletor é uma carga que causa a deformação longitudinal em um material.</p><p>b) O momento fletor é uma carga que causa a deformação transversal em um material.</p><p>c) O momento fletor é uma carga que age perpendicularmente à seção transversal do material.</p><p>d) O momento fletor é uma carga que age paralelamente à seção transversal do material.</p><p>2/5</p><p>4º) Qual o tipo de carga que é aplicada perpendicularmente à seção transversal de um material em uma</p><p>situação de flexão? (1,0)</p><p>a) Carga axial.</p><p>b) Carga de cisalhamento.</p><p>c) Carga de torção.</p><p>d) Carga de flexão.</p><p>5º) Uma coluna de aço suporta uma carga axial compressiva. Qual das seguintes alternativas descreve</p><p>corretamente o que acontece com a coluna se a carga é aumentada além do valor crítico? (1,0)</p><p>a) A coluna permanece reta e a carga continua a ser suportada.</p><p>b) A coluna começa a se deformar lateralmente, mas a carga ainda é suportada.</p><p>c) A coluna entra em colapso por flambagem lateral.</p><p>d) A coluna entra em colapso por deformação plástica.</p><p>6º) 1) A barra de aço mostrada na Figura está confinada entre dois apoios quando T1 = 50ºC. Se a</p><p>temperatura aumentar T2 = 130ºC para qual será a tensão térmica normal média desenvolvida na barra?</p><p>Dados: Eaço = 200GPa e α = 12.(10-6) ºC-1. (1,0)</p><p>O equilíbrio da barra pode ser desenvolvido através do diagrama de corpo livre apresentado na</p><p>Figura abaixo. Como não há carga externa atuando, a força em A é igual, porém oposta, à força que</p><p>atua em B, isto é:</p><p>+↑ΣFy = 0 FA = FB = F</p><p>3/5</p><p>O problema é estaticamente indeterminado, visto que a força não pode ser determinada</p><p>somente pelo uso da equação de equilíbrio acima. Dessa forma, temos que encontrar</p><p>uma equação de compatibilidade. Para isso, como δA/B = 0, o deslocamento térmico δT</p><p>que ocorreria em A é contrabalanceado pela força F que seria necessária para a</p><p>barra ser deslocada δF de volta à sua posição original, como mostra a figura ao lado.</p><p>A condição de compatibilidade em A leva a:</p><p>Aplicando as relações térmicas e de carga-deslocamento, temos:</p><p>Comprimento (L)</p><p>2 pés = 0,6096 m</p><p>Temperatura</p><p>T1 = 50°F = 10°C</p><p>0,5 pol = 0,0127 m T2 =130°F = 54,4444°C</p><p>módulo de</p><p>elasticidade do aço</p><p>Eaço = 200GPa coeficiente linear de</p><p>expansão térmica</p><p>α = 12.(10-6) ºC-1</p><p>F = α.ΔT.A.Eaço</p><p>F = [12.(10-6) ºC-1 ].(54,4444 ºC – 10 ºC).(0,0127 m)².[200.(10)⁹ Pa]</p><p>F = 17,204 kN</p><p>Pela intensidade de F, percebe-se que as mudanças de temperatura podem provocar grandes forças de</p><p>reação em elementos estaticamente indeterminados. Como F também representa a força axial interna da</p><p>barra, a tensão de compressão normal média é:</p><p>σ = F / A</p><p>σ = (17204 N) / (0,0127 m)²</p><p>σ = 106,665 MPa</p><p>7º) Explique, de forma sucinta, qual a importância de se analisar a torção de um eixo em um projeto de</p><p>engenharia. (1,0)</p><p>Ao analisar a torção de um eixo em um projeto de engenharia, os engenheiros podem garantir não apenas</p><p>a integridade estrutural e o desempenho do sistema, mas também a eficiência, durabilidade e segurança</p><p>do projeto como um todo.</p><p> Integridade Estrutural: A torção pode causar deformações excessivas e até mesmo a falha do</p><p>eixo se não for adequadamente dimensionado para suportar as forças torsionais aplicadas.</p><p>Portanto, a análise da torção é essencial para garantir a integridade estrutural do eixo e prevenir</p><p>falhas prematuras.</p><p>4/5</p><p> Desempenho do Sistema: Eixos são frequentemente utilizados para transmitir torque de um</p><p>componente para outro em máquinas e sistemas mecânicos. Uma análise precisa da torção é</p><p>crucial para garantir que o eixo possa transmitir o torque necessário sem deformações excessivas,</p><p>garantindo assim o desempenho adequado do sistema como um todo.</p><p> Eficiência e Durabilidade: Dimensionar corretamente o eixo em relação à torção permite evitar</p><p>desperdícios de material e energia. Além disso, garante a durabilidade do componente, reduzindo</p><p>a probabilidade de falha prematura e minimizando a necessidade de manutenção corretiva.</p><p> Segurança: Uma análise cuidadosa da torção ajuda a garantir a segurança dos operadores e</p><p>usuários do sistema. Eixos que não são devidamente dimensionados para suportar as cargas</p><p>torsionais podem falhar de forma inesperada, representando riscos de acidentes e lesões.</p><p>8º) Uma barra de aço de seção transversal retangular medindo 20,3 mm x 63,5 mm está submetida a</p><p>dois momentos fletores iguais e opostos atuando no plano vertical de simetria da barra, conforme a</p><p>Figura. Determine o valor do momento fletor que provoca escoamento na barra. Considere σe = 248</p><p>MPa. (1,0)</p><p>Como o eixo neutro deve passar pelo centroide C da seção transversal, temos c = 31,75 mm = 3,175 cm.</p><p>Entretanto, o momento de inércia em relação ao eixo que passa pelo centroide da seção transversal</p><p>retangular é:</p><p>I = (1/12) . (base).(altura)³</p><p>I = (1/12) . (2,03 cm).(6,35 cm)³</p><p>I = 43,31 cm⁴</p><p>M = (I/c). σmáx</p><p>M = 43,31 cm⁴ . 24,8 kN</p><p>3,175 cm cm²</p><p>M = 338,30 kN.cm</p><p>9º) Defina o que é flambagem e qual a importância em se determinar a carga crítica. (1,0)</p><p>Flambagem é um fenômeno de instabilidade que ocorre em estruturas quando submetidas a cargas de</p><p>compressão axial. Em termos simples, é o colapso de uma estrutura, como uma coluna ou viga, devido</p><p>à aplicação de uma carga de compressão axial excessiva.</p><p>I = momento de inércia</p><p>M = momento fletor</p><p>σmáx = valor máximo da tensão normal</p><p>248 MPa = 248 . 10⁶ Pa</p><p>248 MPa = 24800 N/cm²</p><p>248 Mpa = 24,8 kN/cm²</p><p>5/5</p><p>Determinar a carga crítica é fundamental para prevenir falhas por flambagem. A carga crítica é a</p><p>quantidade máxima de carga de compressão que uma estrutura pode suportar antes de entrar em colapso</p><p>por flambagem. Essa carga crítica depende de vários fatores, incluindo as propriedades geométricas da</p><p>estrutura, o tipo de material utilizado, as condições de suporte e a forma como a carga é aplicada.</p><p>É importante determinar a carga crítica para garantir a segurança e estabilidade das estruturas. Se a carga</p><p>aplicada exceder a carga crítica, a estrutura pode falhar de forma imprevisível e potencialmente perigosa.</p><p>Portanto, os engenheiros precisam calcular</p><p>a carga crítica durante o projeto e a análise estrutural para</p><p>garantir que as estruturas sejam dimensionadas adequadamente e capazes de resistir às forças aplicadas</p><p>sem entrar em flambagem. Isso é especialmente importante em estruturas como pontes, edifícios altos,</p><p>torres de transmissão e outros elementos estruturais que estão sujeitos a cargas de compressão axial</p><p>significativas.</p><p>10º) O que é flambagem em estruturas e qual a sua importância no projeto de sistemas mecânicos? (1,0)</p><p>Flambagem em estruturas é um fenômeno de instabilidade que ocorre quando uma estrutura é submetida</p><p>a cargas de compressão axial. Essa condição leva a um deslocamento lateral da estrutura, resultando em</p><p>um colapso. Em outras palavras, é o colapso de uma estrutura devido à aplicação de uma carga de</p><p>compressão axial que excede sua capacidade de suporte.</p><p>No projeto de sistemas mecânicos, a flambagem é uma consideração crítica, especialmente em</p><p>componentes como colunas, vigas, barras e outros elementos que estão sujeitos a cargas de compressão</p><p>axial. A importância de considerar a flambagem reside no fato de que ela pode levar a falhas inesperadas</p><p>e potencialmente perigosas nas estruturas mecânicas.</p><p>A flambagem pode ser particularmente relevante em sistemas mecânicos onde a estabilidade é crucial,</p><p>como em aeronaves, veículos automotivos, máquinas industriais e estruturas de suporte. Se os</p><p>componentes desses sistemas não forem adequadamente projetados para resistir à flambagem, podem</p><p>ocorrer falhas estruturais, resultando em danos materiais, perda de funcionalidade e até mesmo em</p><p>acidentes graves.</p><p>Portanto, no projeto de sistemas mecânicos, é essencial considerar a possibilidade de flambagem e tomar</p><p>medidas para preveni-la. Isso pode envolver o dimensionamento adequado dos componentes estruturais,</p><p>o uso de materiais adequados, a aplicação de técnicas de reforço e a realização de análises estruturais</p><p>para determinar a carga crítica e garantir a estabilidade e segurança do sistema mecânico como um todo.</p>