Enunciado

19 Uma viga de madeira A B de comprimento L e seção transversal retangular suporta uma única força concentrada P em seu ponto médio C. (a) Mostre que a relação τ m / σ m dos valores máximos das tensões de cisalhamento e normal na viga é igual a h / 2 L , em que h e L são, respectivamente, a altura e o comprimento da viga. (b) Determine a altura h e a largura b da viga, sabendo que L=2m, P= 40 kN, τ m = 960   k P a e σ m = 12   M P a .

Passo 1

Opaaaa... beleza???

Nessa questão vamos usar:

τ m = 3 2   V m á x A

E também:

σ m = M m á x S

Para seção retangular, temos:

A = b h

S = 1 6 b h 2

Passo 2

Vamos fazer o diagrama de corpo livre:

Acho que é um pouco intuitivo a gente achar que R A = R B , né??? Mas vamos fazer o somatório das forças em y:

∑ F y = 0

R A - P + R B = 0

E também o de momento (considerando o sentido anti-horário positivo):

∑ M A = 0

- P × L 2 + R B × L = 0

R B = P 2

Substituindo no balanço de força:

R A - P + R B = 0

R A - P + P 2 = 0

R A = P 2

E realmente R A = R B . Nossa intuição ta boa, heim.

Passo 3

Vamos fazer o Diagrama de Esforço Cortante: (pra uma carga localizada)

Daí conseguimos tirar que:

V m á x = P 2

E o diagrama de momento fletor:

Que podemos tirar que:

M m á x = P L 4

Passo 4

Agora que já temos tudo, podemos só calcular:

τ m = 3 2   V m á x A

τ m = 3 2 P 2 b h

τ m = 3 4 P b h

E também:

σ m = P L 4 1 6 b h 2

σ m = 3 2 P L b h 2

Dividindo os dois:

τ m σ m = 3 4 P b h 3 2 P L b h 2

τ m σ m = 3 4 P b h × 2 3 b h 2 P L

τ m σ m = h 2 L

Passo 5

Para letra (b) vamos usar as equações que já achamos, né... (tomando suuuper cuidado com as unidades, heim)

E já vamos começar achando h, usando:

τ m σ m = h 2 L

960 × 10 3 12 × 10 6 = h 2 × 2

h = 0,32   m

h = 320   m m

E pra achar o b:

τ m = 3 4 P b h

960 × 10 3 = 3 4 40 × 10 3 b × 0,32

b = 0,0977   m

b = 97,7   m m

E acabamos... Ufaaa... vamos pra próxima??

Resposta

(b) h = 320   m m

b = 97,7   m m

Ver Outros Exercícios desse livro