Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Estática- Ed: 9º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 36
36. A treliça mostrada na figura consiste em seis elementos e é sustentada por uma rótula em , uma pequena haste de conexão em e duas pequenas hastes de conexão em . Determine a força em cada um dos elementos para e
Passo 1
a) Bom! Primeiramente vamos fazer o esboço de todas as forças presentes no nosso sistema, o chamado diagrama de corpo livre:
Olhando essa belezinha de figura, de cara já podemos tirar algumas relações:
E também, como as seguintes relações precisam ser satisfeitas:
E tem mais essa:
Já fomos capazes de obter algumas relações interessantes. No eixo , a coisa vai ser um pouco diferentes, devido a presença de muitas forças. Por isso apliquemos o somatório dos momentos em relação ao segmento :
Passo 2
Agora, faremos o diagrama de corpo livre para o ponto do sistema:
Antes de mais nada, vamos definir algumas coordenadas de interesse para nossa análises. São as coordenadadas dos pontos , , e :
Fizemos isso, para obter as forças presentes no ponto , feitas em nossa análise são obtidas através das seguintes relações:
Onde para encontrar cada vetor posição, por exemplo no caso de , basta subtrair as coordenadas de pela de . Já no caso de , basta subtrair as coordenadas de pela de e o mesmo ocorre para . Chega de papo e partiu fazer os cálculos:
E como o somatório vetorial das forças precisa ser zero, então temos que:
Passo 3
Agora, que já temos mais ou menos uma idéia da aparência das forças no ponto do nosso sisteminha e sabemos que o somatório vetorial delas resulta em zero, vamos fazer o somatório separado das forças em cada componente cartesiano, , e ; já que ele necessariamente também tem que dar zero. Vamos lá:
Primeiro para a componente :
Segundo para a componente :
Terceiro para a componente :
Como obtemos na equação , que ; vamos tratar de usar essa relação em :
Pois é!!! Agora, com essa nova relação; vamos substituir o que temos em :
E não vamos nos esquecer que:
Passo 4
Agora, vamos fazer a análise do diagrama de corpo livre para o ponto :
O somatório vetorial das forças disso precisa ser zero, então temos que:
E novamente repetiremos o mesmos raciocínio dos e :
Separando as componentes cartesianas logo em seguida, obtemos os seguintes reusltados:
Para :
Para :
Teríamos que obter a força também. Só que para nossa imensa felicidade essa força é simétrica à força , o que implica dizer que elas são iguais, logo temos que .