Enunciado

75. Se F = 2000   N , determine o momento de binário resultante.

Passo 1

Faaala, a gente quer o momento resultante nessa estrutura aí!

Como o momento binário é um vetor livre (causa o mesmo efeito rotacional em qualquer ponto), vamos determinar ele em relação ao ponto B .

Vamos calcular o momento binário usando a análise escalar:

M = F ⋅ d

Onde F e d são perpendiculares, F é a intensidade das forças e d é a distância até o ponto que a gente escolheu para analisar a rotação, no caso, B .

O momento binário resultante é a soma dos momentos binários das forças

Vamos adotar o sentido anti-horário como positivo.

Passo 2

Vamos começar olhando para o par F .

Nessa situação teremos que decompor nossas forças na vertical e na horizontal, para isso vamos usar o que a figura nos dá, que é aquele pequeno triangulo nos vetores das forças que indica uma proporcionalidade, então se quisermos a componente vertical da força, basta multiplicá-la por 4 5 e se quisermos a horizontal, multiplicámos por 3 5 .

Repara que para a força à direita de B , a componente horizontal não gera momento em B porque sua linha de ação passa por ele. O mesmo acontece com a componente vertical da força F localizada abaixo de B .

Então a componente vertical da força a direita de B é

F 1 = F y = F 4 5

E a distância perpendicular entre B e a linha de ação da força é

d 1 = 0,2   m

Como o momento que ela causa em B é no sentido anti-horário, ele fica positivo

M = F d

M 1 = F 4 5 0,2

Já para a componente horizontal da força F localizada abaixo de B ,

F 2 = F 3 5

d 2 = 0,2   m

Também no sentido anti-horário:

M 2 = F 3 5 0,2

Passo 3

Acontece o mesmo para a força de 1500   N . A força ao lado de B só gera momento pela componente vertical, e a força abaixo só pela componente horizontal.

Aí o momento da força ao lado de B fica:

F 3 = 1500   s e n   30 °

d 3 = 0,2 + 0,2 = 0,4   m

M 3 = - 1500   s e n   30 ° 0,4

Repara que fica negativo porque a força gera momento no sentido horário em relação a B .

E o momento para força abaixo de B

F 4 = 1500 cos ⁡ 30 °

d 4 = 0,2 + 0,2 = 0,4

M 4 = - 1500 cos ⁡ 30 ° 0,4

Também no sentido horário.

Passo 4

Usando F = 2000   N como foi fornecido no enunciado, temos:

∑ M B = M 1 + M 2 + M 3 + M 4

∑ M B = 2000 4 5 0,2 + 2000 3 5 0,2 - 1500 ⋅ cos ⁡ 30 ° 0,4 - 1500 ⋅ s e n   30 ° 0,4

= 320 + 240 - 519,61 - 300

= 560 - 819,61

= - 259,61

O sinal negativo indica que ele tem um sentido rotacional horário.

Resposta

O momento binário resultante é:

- 259,61   N ⋅ m

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