Enunciado

Uma barra de metal delgada e uniforme é dobrada em três segmentos perpendiculares, dois dos quais possuem comprimento L. Você deseja determinar qual deve ser o comprimento do terceiro segmento para que a unidade fique suspensa com dois segmentos horizontais, quando for sustentada por um gancho, como indica a Figura 11.36. Ache x e termos de L.

Passo 1

O centro de gravidade do objeto deve ter a mesma coordenada x do gancho. Vamos usar a seguinte equação para localizar o centro de massa:

X c m = ∑ i m i y i ∑ i m i

A massa de um segmento é proporcional ao seu comprimento. Defina α como a massa por unidade de comprimento, então m i = α l i , onde l i é o comprimento de uma peça que possui massa m i .

Vamos utilizar as coordenas com a origem na borda direita do objeto e +   x para a esquerda.

X c m = L

A massa de cada peça pode ser medida em seu centro de gravidade, que está em seu centro geométrico. Seja 1 a horizontal peça de comprimento L , 2 seja a peça vertical de comprimento L   e 3 peça horizontal de comprimento   x .

Passo 2

Então, temos que:

X c m = ∑ i m i y i ∑ i m i = m 1 x 1 + m 2 x 2 + m 3 x 3 m 1 + m 2 + m 3

Isso nos dá que:

L = α L L 2 + α x   x 2 α L + α L + α x

Dividinso por α , essa equação se reduz a:

x 2 - 2 x L - 3 L 2 = 0

Isso implica que:

x = 1 2 2 L ± 4 L

x deve ser positivo, então:

x = 3 L  

Resposta

x = 3 L  

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Uma régua de um metro está em equilíbrio horizontal sobre a lâmina de uma faca na marca de 50c m . com duas moedas de 5,00g empilhadas na marca de 12c m , a régua fica em equilíbrio na marca de 45,5c
Uma viga uniforme com 9,00 m de comprimento é articulada em uma parede vertical e mantida horizontalmente por um cabo de 5,00 m de comprimento preso à parede 4,00 m acima da dobradiça (Figura E11.17).
Como parte de um programa de exercícios, uma pessoa de 75 kg levanta seu peso inteiro na ponta de um pé (Figura P11.59). O tendão de Aquiles puxa diretamente para cima no osso do calcanhar do seu pé.
Você precisa medir a massa M de uma barra longa de 4,00 m. A barra tem uma seção reta, mas alguns furos feitos ao longo de sua extensão, e você suspeita que seu centro de gravidade não está no meio da
Você é um engenheiro civil trabalhando no projeto interior de uma loja em um shopping center. Uma barra uniforme com 2,00 m de extensão e massa de 8,50 kg deve ser presa à parede em uma extremidade, p