Enunciado

3.32. Determine a intensidade e a direção θ da força de equilíbrio F A B exercida ao longo da barra AB pelo aparato de tração mostrado. A massa suspensa é de 10   k g . Despreze a dimensão da polia em A.

Passo 1

Fala, querido! A gente quer a intensidade da força F A B e quer θ . Como a gente pode resolver isso? Cara, se tudo tá paradinho, podemos analisar o exercício fazendo as equações de equilíbrio para o ponto A, porque ele também precisa estar paradinho.

Vamos reparar umas coisinhas antes. Num cabo, a força é sempre a mesma em todos os pontos. Então a força no cabo de baixo, que passa pela polia, e que chega no ponto A   é o peso dessa massa que é sustentada.

Como esse mesmo cabo passa por A   vai para o apoio, em todos ele a força vai ser o peso P da massa. Desse modo, no ponto A temos duas forças iguais de tração T saindo e a força F A B . Sendo que

T = P

Começando com um DCL lindão desse ponto:

A tensão na corda vai ser a mesma que o peso da massa na massa suspensa, que é

P = m ⋅ g = 10 ⋅ 9,81 = 98,1   N

Passo 2

Vamos usar as condições de equilíbrio para o eixo x . Aqui a gente decompõe as forças em x e em y .

F R x = 0

F R x = F A B ⋅ cos ⁡ θ - 98,1 ⋅ cos ⁡ 75 ° - 98,1 ⋅ cos ⁡ 45 ° = 0

F A B ⋅ cos ⁡ θ = 94,757

Agora fazemos o mesmo para o eixo y

F R y = 0

F R y = 98,1 ⋅ sin ⁡ 75 ° - 98,1 ⋅ sin ⁡ 45 ° - F A B ⋅ sin ⁡ θ = 0

F A B ⋅ sin ⁡ θ = 25,39

Passo 3

Agora temos duas equações e duas incógnitas.

Vamos descobrir primeiro F A B , elevando as equações ao quadrado e somando

F A B 2 ⋅ cos 2 ⁡ θ + F A B 2 ⋅ sin 2 ⁡ θ = 94,757 2 + 25,39 2

F A B 2 = 94,757 2 + 25,39 2

F A B = 9623,54 = 98,1   N

E aí podemos calcular θ

F A B ⋅ cos ⁡ θ = 94,757

98,1 ⋅ cos ⁡ θ = 94,757

θ = c o s - 1 94,757 98,1 = 15,0 °

Resposta

F = 98,1   N θ = 15,0 °

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