Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Resistência dos Materiais- Ed: 3º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 23
Barras retas de 6 mm de diâmetro e 30 cm de comprimento são enroladas e armazenadas dentro de um tambor de 1,25m de diâmetro interno. Considerando que a resistência ao escoamento não deve ser excedida, determinar:
- A máxima tensão em uma barra enrolada;
- O correspondente momento fletor em uma barra. Usar .
Passo 1
No item a) queremos determinar a máxima tensão que age na nossa lâmina, sabemos que a nossa fórmula é dada por:
Dessa fórmula sabemos que:
Para determinarmos a máxima deformação, devemos usar a seguinte fórmula:
Sabemos que é o raio da nossa barra, e a espessura da nossa barra é dada por , sendo assim teremos que:
O já e o nosso velho conhecido raio de curvatura, e o raio de curvatura deve englobar tanto o raio do tambor quanto o raio da barra, mas aqui temos que pensar da seguinte maneira:
Perceba que quando colocamos a barra dentro do tambor, ela irá encurtar o raio de curvatura, porque ela vai estar ocupando a parte interna do tambor, com isso, iremos descontar a espessura total da barra e teremos o raio interno, e depois somaremos metade da espessura da barra (que é o raio dela) para termos o exato raio de curvatura do sistema, sendo assim teremos que:
Substituindo na nossa deformação teremos que:
E substituindo na nossa fórmula de tensão teremos que:
Passo 2
No item B) queremos determinar o momento que está agindo na nossa barra. Para isso precisamos lembrar da fórmula que relaciona momento fletor com raio de curvatura, que é dado por:
Como o objetivo é determinar o momento, usaremos a seguinte conta:
Sabemos que:
E para o momento de inercia temos que a barra é circular, sendo assim teremos que:
E sabemos que:
Substituindo teremos que: