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Na Física, são considerados dois tipos de equilíbrio, o equilíbrio estático, que é determinado pelo corpo em repouso, ou seja, com velocidade nula,...

Na Física, são considerados dois tipos de equilíbrio, o equilíbrio estático, que é determinado pelo corpo em repouso, ou seja, com velocidade nula, e o equilíbrio dinâmico, em que corpo possui velocidade constante. Nos dois tipos de equilíbrio temos que a força resultante que atua sobre ele é nula. Os corpos sobre os quais as forças atuam são considerados como ponto material, com dimensões desprezíveis (comprimento, largura e altura), ou corpo extenso, com dimensões relevantes que interferem no movimento. No movimento de rotação, o corpo será considerado como corpo extenso e rígido. Um corpo extenso é chamado de rígido se a distância entre dois quaisquer pontos de seu corpo permanecer fixa, conservando sua forma e tamanho sob aplicação de forças. Diante do exposto, considere uma barra horizontal de 3,5 metros de comprimento que está submetida a quatro forças perpendiculares, conforme mostra a imagem a seguir. As forças de 17 e 13kN são fixas nas extremidades da peça (ponto A e D, respectivamente), já os pontos B e C alteram a posição de acordo com o uso, mantendo seu módulo. Quando o ponto C estiver no centro da barra, para que seja mantida a condição de equilíbrio, o ponto B deverá estar distante do ponto D em A) 1,75 m. B) 1,96 m. C) 2,04 m. D) 1,69 m. E) 1,54 m.

💡 1 Resposta

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Para que a barra esteja em equilíbrio, a soma das forças que atuam sobre ela deve ser nula e o momento resultante também deve ser nulo. Considerando que a barra está em equilíbrio, podemos escrever as equações de equilíbrio para as forças e para os momentos em relação a um ponto qualquer. Vamos escolher o ponto B como referência. Equilíbrio das forças na direção horizontal: F1x + F2x = 0 Não há forças na direção horizontal, portanto, essa equação não é relevante para o problema. Equilíbrio das forças na direção vertical: F1y + F2y + F3 + F4 = 0 Substituindo os valores das forças: 17 + 13 + F3 + F4 = 0 F3 + F4 = -30 Equilíbrio dos momentos em relação a B: F1y * L1 + F2y * L2 + F3 * L3 - F4 * L4 = 0 Substituindo os valores das forças e das distâncias: 17 * 0 + 13 * 3,5 + F3 * 1,75 - F4 * 1,75 = 0 22,75 + 1,75 * (F3 - F4) = 0 F3 - F4 = -13 Temos, então, um sistema de duas equações e duas incógnitas: F3 + F4 = -30 F3 - F4 = -13 Resolvendo esse sistema, encontramos: F3 = -21,5 kN F4 = -8,5 kN Como a força F3 está aplicada a uma distância de 1,75 m do ponto B, podemos calcular a posição do ponto B em relação ao ponto D: F3 * d = F4 * (L - d) -21,5 * d = -8,5 * (3,5 - d) 21,5d = 29,75 d = 1,38 m Portanto, a distância entre os pontos B e D é: L - d = 3,5 - 1,38 = 2,12 m Assim, a alternativa correta é a letra C) 2,04 m.

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