Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 5.8 - Ex. 171
171- Por razões estéticas, correntes são algumas vezes usadas no lugar de calhas em construções pequenas, para direcionar a água do telhado até o chão. O arquiteto da construção mostrada especificou uma corrente vertical de desde até , mas o construtor decidiu usar uma corrente de desde até , como mostrado, para afastar mais a água da estrutura. De qual porcentagem o construtor aumentou o módulo da força exercida na calha em em relação a proposta pelo arquiteto? A corrente pesa por metro de seu comprimento.
Passo 1
A força na corrente pelo o que o arquiteto planejou será de:
Onde é o peso específico por metro de corrente multiplicado pelo comprimento total da corrente, logo:
Passo 2
Vamos dizer que o ponto encontra-se numa catenária no ponto igual a logo o ponto estará numa posição igual a .
O peso específico da corrente é
Então utilizando a equação da catenária temos a equação geométrica no ponto .
No ponto temos:
Como foi nos dado o comprimento total da corrente valendo nós sabemos que o comprimento total dela equivale a diferença do espaço percorrido pela catenária da sua origem até o ponto da do espaço percorrido pela catenária do ponto de origem até o ponto , o que nos dá:
Onde vale:
E :
Logo:
Resolvendo analiticamente essas três equações nós teremos:
Passo 3
Agora podemos encontrar a força no ponto resolvendo a equação:
Logo o aumento percentual será de: