Enunciado

Calcule a força em cada membro da treliça carregada.

Passo 1

Fala galera, tudo certo? Bora fazer mais um exercício? Prometo que vai ser bem rapidinho!

O enunciado nos pede para determinar a força que cada barra da treliça está submetida devido ao carregamento 2   k N no nó D . Antes de resolver, vamos fazer o diagrama de corpo livre da treliça para entender melhor o problema:

Os ângulos anotados foram obtidos por geometria, uma vez que os três triângulos são isósceles.

Para descobrirmos o módulo, direção e sentido das forças atuando nas barras, precisamos sempre partir de um ponto/nó que tenha uma força com módulo, direção e sentido conhecidos.

Passo 2

Show! Com isso, podemos analisar os nós da treliça separadamente, que devem estar em equilíbrio para que a treliça também esteja. Começando pelo nó A , precisamos primeiro calcular a reação de apoio neste ponto.

Para isso, vamos fazer o equilíbrio de momentos em torno do nó C :

∑ M C = 0

2 * 3 - F A y * 6 = 0

F A y = 2 * 3 6

F A y = 1   k N

Show! Agora podemos fazer o equilíbrio de forças nas direções x e y :

∑ F y = 0

F A y - A E sen ⁡ 45 ° = 0

A E = 1 sen ⁡ 45 °

A E = 1,414   k N   ( C )

∑ F x = 0

A B - A E cos ⁡ 45 ° = 0

A B = 1,414 cos ⁡ 45 °

A B = 1   k N   ( T )

Sempre que uma força apontar para o nó ela é de compressão ( C ) , ou seja, tende a comprimir a barra. Se apontar para fora, ela é de tração ( T ) e tende a alongar a barra.

Passo 3

Show, feito isso, vamos repetir esse procedimento para alguns outros nós até descobrirmos as forças em todas as barras. Analisando agora o nó E .

E novamente utilizando as equações de equilíbrio de fora, temos:

∑ F x = 0

A E sen ⁡ 45 ° - D E = 0

D E = 1,414 sen ⁡ 45 °

D E = 1   k N   ( C )

∑ F y = 0

A E cos ⁡ 45 ° - B E = 0

B E = 1,414 cos ⁡ 45 °

B E = 1   k N   ( T )

Passo 4

Tá quase acabando hein?! Não desiste não!! Hahaha Bora analisar o nó D agora!

Fazendo o equilíbrio de forças nas direções x e y :

∑ F x = 0

D E + B D cos ⁡ 45 ° - 2 = 0

B D = 2 - 1 cos ⁡ 45 °

B D = 1,414   k N   ( C )

∑ F y = 0

B D sen ⁡ 45 ° - C D = 0

C D = 1,414 cos ⁡ 45 °

C D = 1   k N   ( T )

Passo 5

Agora sim: the grand finale!! Hehe

Analisando separadamente o nó B :

Está faltando determinar apenas a força na barra B C , então podemos utilizar o somatório de forças na direção x para determina-la:

∑ F x = 0

B C - A B - B D cos ⁡ 45 ° = 0

B C = 1 + 1,414 cos ⁡ 45 °

B C = 2   k N   ( T )

Ufa! Essa já foi hein? Partiu pra próxima!

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Resposta

A B = 1   k N   ( T )

A E = 1,414   k N   ( C )

B C = 2   k N   ( T )

B D = 1,414   k N   ( C )

B E = 1   k N   ( T )

C D = 1   k N   ( T )

D E = 1   k N   ( C )

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