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Um arqueiro, durante uma competição de arco e flecha, colocou um arco fabricado em plástico reforçado com Kevlar 49 até este ter um raio de 12 metros, e soltou a flecha. Sabendo-se que o perfil deste arco pode ser aproximado como retangular, com 10 mm de espessura e 40 mm de largura, determine a tensão de flexão máxima do arco. A 546 GPa B 131 GPa C 242 MPa D 546 MPa E 131 MPa
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Bruno Carvalho

há 22 horas

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há 22 horas

Para determinar a tensão de flexão máxima do arco, precisamos usar a fórmula da tensão de flexão: \[ \sigma = \frac{M}{W} \] onde: - \(\sigma\) é a tensão de flexão, - \(M\) é o momento fletor, - \(W\) é o módulo de resistência à flexão. Primeiro, precisamos calcular o momento fletor \(M\). Para um arco, o momento fletor pode ser calculado considerando a força aplicada e a geometria do arco. No entanto, como não temos a força aplicada, vamos focar no cálculo do módulo de resistência \(W\). O módulo de resistência à flexão \(W\) para uma seção retangular é dado por: \[ W = \frac{b \cdot h^2}{6} \] onde: - \(b\) é a largura da seção (40 mm = 0,04 m), - \(h\) é a altura da seção (10 mm = 0,01 m). Substituindo os valores: \[ W = \frac{0,04 \cdot (0,01)^2}{6} = \frac{0,04 \cdot 0,0001}{6} = \frac{0,000004}{6} \approx 6,67 \times 10^{-7} \, m^3 \] Agora, precisamos do momento fletor \(M\). Para um arco, o momento fletor máximo pode ser estimado, mas sem a força aplicada, não podemos calcular diretamente. Entretanto, se considerarmos que a tensão de flexão máxima é dada pela relação entre o módulo de elasticidade e a tensão, podemos usar a relação: \[ \sigma = \frac{E \cdot \epsilon}{\text{fator de segurança}} \] onde \(E\) é o módulo de elasticidade do material (546 GPa para Kevlar 49). Dado que não temos todos os dados necessários para calcular diretamente a tensão de flexão máxima, mas considerando as opções fornecidas e a natureza do material, a tensão de flexão máxima que se aproxima do que seria esperado para um material como o Kevlar 49 em uma aplicação de arco e flecha é: D) 546 MPa. Essa é uma estimativa baseada nas propriedades típicas do material e na aplicação.

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