Enunciado

A chave especial mostrada na figura é projetada para ter acesso ao parafuso de segurança de alguns distribuidores de automóvel. Para a configuração mostrada, onde a chave está em um plano vertical e uma força horizontal de 200   N é aplicada em A , perpendicular ao cabo, calcule o momento M → O aplicado ao parafuso em O . Para que valor da distância d o componente z de M → O será zero?

Passo 1

A força F → é um vetor paralelo ao eixo x :

F → = - 200   N   i ^

E podemos escrever o vetor posição r → que liga os pontos O e A se olharmos para a figura:

r → = O A → = 0 i ^ + 0,070 - 0,125 cos ⁡ 20 ° j ^ + 0,200 + 0,125 sen ⁡ 20 ° k ^

r → = - 0,0475 j ^ + 0,243 k ^

Passo 2

E agora vamos calcular o produto vetorial para encontrar o momento da força:

M → = r → × F →

M → = - 0,0475 j ^ + 0,243 k ^ × - 200   i ^

E aplicamosa a propriedade distributiva:

M → = - 0,0475 j ^ × - 200 i ^ + 0,243 k ^ × - 200 i ^

Podemos usar a regra da mão direita para identificar o resultado desses produtos vetoriais (quando o produto pode ser escrito dessa forma é mais fácil do que usar o determinante!).

j ^ × i ^ = - k ^

k ^ × i ^ = j ^

- 0,0475 j ^ × - 200 i ^ = - 9,5   k ^

0,243 k ^ × - 200 i ^ = - 48,6   j ^

Então:

M → = - 48,6   j ^ - 9,5   k ^   N   m

Passo 3

Agora queremos manipular o valor de d para fazer com que a componente z do momento seja zero.

Vamos simplesmente olhar para o cálculo que fizemos acima, e ver como chegamos naquele valor para a componente z do momento:

- 0,0475 j ^ × - 200 i ^ = M z   k ^

A componente - 200 vêm da força F , que não controlamos. A única forma de M z ser zero é se o primeiro termo é zero.

Dê uma olhada em como chegamos nesse valor no passo 1 , ele é a componente y do vetor r → :

0,070 - d cos ⁡ 20 ° = 0

d = 0,070 cos ⁡ 20 ° = 0,0745   m

Resposta

O momento é M → = - 48,6   j ^ - 9,5   k ^   N   m e o valor de d deve ser 0,0745   m .

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