Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia Estática - 12ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 12º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 75
75. Se , 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 .
Vamos calcular o momento binário usando a análise escalar:
Onde e são perpendiculares, é a intensidade das forças e é a distância até o ponto que a gente escolheu para analisar a rotação, no caso, .
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 .
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 e se quisermos a horizontal, multiplicámos por .
Repara que para a força à direita de , a componente horizontal não gera momento em porque sua linha de ação passa por ele. O mesmo acontece com a componente vertical da força localizada abaixo de .
Então a componente vertical da força a direita de é
E a distância perpendicular entre e a linha de ação da força é
Como o momento que ela causa em é no sentido anti-horário, ele fica positivo
Já para a componente horizontal da força localizada abaixo de ,
Também no sentido anti-horário:
Passo 3
Acontece o mesmo para a força de . A força ao lado de só gera momento pela componente vertical, e a força abaixo só pela componente horizontal.
Aí o momento da força ao lado de fica:
Repara que fica negativo porque a força gera momento no sentido horário em relação a .
E o momento para força abaixo de
Também no sentido horário.
Passo 4
Usando como foi fornecido no enunciado, temos:
O sinal negativo indica que ele tem um sentido rotacional horário.
Resposta
O momento binário resultante é: