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Enunciado

Mecânica e Resistência dos Materiais - J. L. Meriam - Estática - Mecânica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 97

O carretel portátil é usado para enrolar e armazenar um ar Mangueira. A tensão na mangueira é de 100 N e uma vertical A força 200-N é aplicada à alça, a fim de estabilize a estrutura do carretel. Determine o mínimo força P que deve ser aplicada perpendicularmente ao lidar com DE e os componentes verticais da força reações nos pés A, B e C. O diâmetro de a bobina da mangueira enrolada é de 300 mm, e o peso de o carretel carregado e sua estrutura podem ser desprezados. Observação que a força P é perpendicular ao OD. Declare qualquer premissas.

Passo 1

Oi pessoal? Vamos para mais um exercício?

Consideremos o deslocamento virtual S causado devido à força da mola:

S = θ - π 2

A energia armazenada na mola é dada pela seguinte equação:

W s = 1 2 k S 2

Substituindo os dados, temos que:

W s = 1 2 k ⋅ θ - π 2 2

O deslocamento virtual devido ao peso do bloco é dado por:

X = L 2 + L sen ⁡ θ

O trabalho realizado devido ao peso do bloco é dado por:

W b = W ⋅ X

Portanto:

W b = W L 2 + L sen ⁡ θ

A energia total do sistema será:

V = W s + W b

V = 1 2 k ⋅ θ - π 2 2 + W L 2 + L sen ⁡ θ

Passo 2

A condição de equilíbrio do sistema é a seguinte:

d V d θ = 0

Portanto:

d d θ 1 2 k ⋅ θ - π 2 2 + W L 2 + L sen ⁡ θ = 0

1 2 k ⋅ 2 θ - π 2 + W 0 + L cos ⁡ θ = 0

- W L cos ⁡ θ = k θ - π 2

Podemos fazer uma aproximação para a serie do cosseno que vale:

cos ⁡ θ = 1 - θ 2 2

Portanto:

W = k L 1 - θ 2 2 θ - π 2

Resposta

W = k L 1 - θ 2 2 θ - π 2

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