Enunciado

Desenhe os diagramas de cortante e momento para a viga carregada e especifique o cortante V e o momento M em uma seção 3 m à esquerda do suporte em A.

Passo 1

Antes de podermos determinar a força de cisalhamento e o momento fletor atuando, precisaremos determinar as forças de reação do diagrama de corpo livre

Observe que substituímos a carga distribuída pelas forças resultantes R

R = 1 2 ∙ 4 ∙ 6 = 12   kN

Vamos determinar as forças de reação a partir de equações de equilíbrio

∑ M B = 0

W ∙ 4.0 - Y B ∙ 12 = 0

900 ∙ 4.0 - Y B ∙ 12 = 0

Y B = 300   lb

∑ F x = 0

X A = 0

∑ F y = 0

Y A - W + Y B = 0

Y A - 900 + 300 = 0

Y A = 600   lb

0 ≤ x ≤ 3

Passo 2

Em seguida, vamos cortar e analisar a parte do feixe ao longo do intervalo [ 0 ≤ x ≤ 3 ]

Aplique as equações de equilíbrio no diagrama de corpo livre para determinar a força de cisalhamento V e o momento fletor M. Observe que tanto V quanto M têm direção positiva (sentido)

∑ F y = 0

V - Y B = 0

V - 16 = 0

V 0 - 3 = 16   kN                     a força de cisalhamento é constante neste segmento da viga

∑ M = 0

M + Y B ∙ x = 0

M + 16 ∙ x = 0

M 0 - 3 = - 16 x

Passo 3

Observe que os diagramas de momento diminuindo linearmente e seu valor em x = 3 m é:

M x = 3 = - 16 ∙ 3 = - 48   kNm

A intensidade da carga distribuída é

w ( x ) = w 6 ∙ x

= 300 6 ∙ x

w x = 50 ∙ x

Passo 4

A magnitude da resultante da carga distribuída é

W x = w x ∙ x 2 = 50 ∙ x ∙ x 2 = 25 ∙ x 2

3 ≤ x ≤ 9

Passo 5

A seguir, vamos cortar e analisar a parte do feixe ao longo do intervalo [ 3 ≤ x ≤ 9 ]

A partir da proporção, podemos calcular a intensidade da carga distribuída.

w x x - 3 = 4 6                     ⇒                     w x = 4 6 ∙ x - 3

w x = 2 3 x - 2

A magnitude da resultante da carga distribuída é

R x = 1 2 w x ∙ x - 3 = 1 2 2 3 x - 2 ∙ x - 3 = 1 3 x 2 - 2 x + 3

Passo 6

Aplique as equações de equilíbrio no diagrama de corpo livre para determinar a força de cisalhamento V e o momento fletor M. Observe que tanto V quanto M têm direção positiva (sentido)

∑ F y = 0

V - R x + Y A - Y B = 0

V - 1 3 x 2 - 2 x + 3 + 28 - 16 = 0

V 3 - 9 = 1 3 x 2 - 2 x - 9

∑ M = 0

M + R x ∙ 1 3 x - 3 - Y A ∙ x - 3 + Y B ∙ x = 0

M + 1 3 x 2 - 2 x + 3 ∙ 1 3 x - 3 - 28 ∙ x - 3 + 16 x = 0

M + x 3 9 - x 2 - 9 x + 81 = 0

M 3 - 9 = - x 3 9 + x 2 + 9 x - 81

Passo 7

Faremos um gráfico das funções de força de cisalhamento para obter a força de cisalhamento

Para determinar a força de cisalhamento a 3m à esquerda do ponto A (6m à esquerda do ponto B), substituiremos x por 6 na expressão da força de cisalhamento escrita na etapa 3.

Passo 8

Faremos um gráfico da função do momento fletor para obter o diagrama do momento fletor

Para determinar o momento fletor a 3m à esquerda do ponto A (6m à esquerda do ponto B), substituiremos x por 6 na expressão do momento fletor escrito na etapa 3.

M x = 6 = - 6 3 9 + 6 2 + 9 ∙ 6 - 81

M x = 6 = - 15   kNm

Resposta

V x = 6 = - 9   kN

M x = 6 = - 15   kNm

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