Enunciado

11. A força P atua sobre o mecanismo mostrado na figura. Deduza uma expressão para a intensidade da força Q necessária para o equilíbrio.

Passo 1

Para achar o que o enunciado pede, vamos considerar um pequeno deslocamento virtual δ θ do braço A E e B D , esse deslocamento não acontece na realidade, ele é imaginário, mas podemos fazer isso para conseguirmos resolver o problema.

Então prosseguir usando o método do deslocamento virtual e assim usar a técnica do trabalho virtual, precisamos escrever os deslocamentos dos outros membros que sofrem ação de forças que realizam trabalho em termos de δ θ .

Tendo isso poderemos usar o princípio do trabalho virtual, por isso acima comentei de só considerar forças que realizam trabalho, esse princípio tem como fórmula principal:

δ U = M δ θ + F δ s = 0

Passo 2

Vamos achar agora os deslocamentos dos membros que tem forças que realizam trabalho com o deslocamento δ θ .

Temos o membro A E e o ponto F com forças que realizam trabalho.

Então:

x A = 2 l sin ⁡ θ

δ x A = 2 l cos ⁡ θ δ θ

y F = 3 l cos ⁡ θ

δ y F = - 3 l sin ⁡ θ δ θ

Passo 3

Então abrindo a equação do trabalho virtual temos:

Q δ x A + P δ y F = 0

Substituindo o que temos, ficamos com:

⇒ Q 2 l cos ⁡ θ δ θ + P ( - 3 l s in ⁡ θ δ θ ) = 0

Isolando Q temos o seguinte:

Q 2 l cos ⁡ θ δ θ = P ( 3 l s in ⁡ θ δ θ )

⇒ Q = 3 2 P tan ⁡ θ

Resposta

Q = 3 2 P tan ⁡ θ

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