Substitua o sistema de forças que age sobre a estrutura por uma força resultante equivalente e especifique onde a linha de ação da resultante intercepta o membro
medida a partir do ponto
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para substituir um sistema de forças que está agindo sobre uma estrutura por uma força resultante equivalente. Isso significa que, ao invés de considerar todas as forças individualmente, vamos descobrir uma única força que tem o mesmo efeito. Para fazer isso, vamos precisar usar conceitos de estática, especificamente de resultantes de forças e linha de ação. Vamos começar!
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar todas as forças que estão atuando na estrutura. Imagine que temos várias forças aplicadas em diferentes pontos e direções no membro
. Essas forças podem ser forças concentradas, como empuxos ou puxões, ou mesmo momentos.
Passo 3
Agora, vamos calcular a resultante dessas forças. A força resultante é a soma vetorial de todas as forças atuantes. Para isso, decompomos cada força em suas componentes horizontal e vertical, somamos essas componentes separadamente e depois usamos o teorema de Pitágoras para encontrar a magnitude da resultante.
Onde
é a força resultante,
é a soma das componentes horizontais e
é a soma das componentes verticais.
Passo 4
Depois de encontrar a magnitude da força resultante, precisamos determinar sua direção. Para isso, usamos a tangente do ângulo que a resultante faz com o eixo horizontal:
Esse ângulo nos ajuda a direcionar a resultante na estrutura corretamente.
Passo 5
Agora, vamos localizar onde essa força resultante vai atuar na estrutura. Para isso, usamos o conceito de momento. Calculamos o momento de cada força em relação ao ponto
e igualamos ao momento da força resultante.
Onde
é a distância de cada força até o ponto
,
é a resultante e
é a distância de
até onde a resultante atua no membro
.
Passo 6
Resolvendo a equação acima para
, encontramos a posição onde a linha de ação da resultante intercepta o membro
:
Resposta
A força resultante equivalente é
e sua linha de ação intercepta o membro
a uma distância de
partindo do ponto
.