Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - J. L. Meriam - Estática - Mecânica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 63
Uma chapa quadrada e uniforme de aço com de comprimento de aresta e uma massa de está suspensa no plano horizontal pelos três fios verticais, como mostrado. Calcule a força trativa em cada fio.
Passo 1
Vamos começar definindo os eixos e representando as forças envolvidas
Se a placa está em equilíbrio nessa posição, os momentos totais em relação a cada eixo devem ser nulos.
Então precisamos encontrar expressões para cada um desses momentos.
Passo 2
Como todas as forças já são paralelas ao eixo , o momento resultante nesse eixo já é nulo, então
Agora, vamos dar uma olhada no momento em relação ao eixo . Temos que multiplicar cada força pela sua distância perpendicular até o eixo .
E o sinal negativo aparece no momento da força porque ela favorece a rotação no sentido contrário às outras forças. Fazendo a mesma coisa para o momento em relação ao eixo encontramos o seguinte
Agora vamos igualar todas as expressões a zero, já que essa é a condição de equilíbrio:
Arrumando um pouco ficamos com um sistema de duas equações e duas variáveis desconhecidas
Passo 3
Agora vamos resolver o sistema
Uma forma de fazer isso é multiplicar a segunda linha por , e subtraí-la da primeira
Onde , então
E agora é só substituir esse valor em qualquer uma das equações para encontrar que será dado por
Passo 4
Ainda falta encontrar o valor de , mas para isso vamos precisar de outra equação de equilíbrio. Já analisamos o equilíbrio dos momentos, vamos ver agora o equilíbrio das forças
Pronto, tá resolvido nosso problema.
Resposta
As forças são