Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 5.10 - Ex. 226
Construa os diagramas de cortante e de momento para a viga carregada do Prob. 5/113, repetida aqui. Determine os valores máximos de cortante e suas posições na viga.
Passo 1
Para calcular a força cortante e o momento fletor na viga, fazemos um corte na coordenada a partir de e isolamos em diagrama de corpo livre a parte esquerda da viga. Calculamos a força e o momento resultantes causados pela distribuição de forças no trecho e assim determinamos e aplicando as condições de equilíbrio.
Passo 2
A força de apoio em e a intensidade da força na viga são tirados do Prob. 5/113, onde temos:
Então isolamos em diagrama de corpo livre a parte à esquerda de um corte feito a m de :
Passo 3
Precisamos calcular a força resultante causada pela distribuição de forças nesse trecho para encontrar . A força causada em um elemento de espessura de coordenada é:
Note que agora é considerado uma constante, pois é o tamanho do nosso trecho. O que varia é a quantidade que chamamos de , que vai de 0 a . Então integramos:
Pelo equilíbrio das forças verticais, achamos então :
Passo 4
Agora para encontrar precisamos do momento resultante causado pela distribuição de forças em torno do ponto de coordenada . Sabemos que a força causada num elemento é:
A distância desse elemento até a coordenada da viga é:
Então temos:
Lembrando que é uma constante! Integramos então de 0 a :
Então obtemos fazendo ser zero o momento em torno da seção de coordenada :
Passo 5
Tendo então as funções e , representamos graficamente os diagramas de cortante e de momento:
Passo 6
Agora vamos calcular a coordenada onde o valor máximo de . Ele ocorre no mesmo ponto onde , pois nesse ponto .
Com auxílio de um computador chegamos ao resultado e o valor correspondente para é: