Enunciado

Determine a força normal interna, o esforço cortante e o momento atuando no ponto C , e também no ponto D , que está localizado à direita do apoio de rolete em B .

Passo 1

Para determinar o que se pede, deve-se fazer o diagrama de corpo livre da viga para que seja possível determinar alguma reação externa ao apoio da viga. Após isso, deve-se seccionar o corpo nos pontos de referência e fazer a análise dessas seções, ou seja, fazer a análise das reações internas de cada membro seccionado.

Passo 2

O DCL da viga é dada por:

As cargas distribuídas exercem forças resultantes sobre a viga em uma determinada posição que devem ser determinados. Comos os carregamentos são retangulares, tem-se que a resultante é dada por:

F R r e t = w x

E a posição do seu centroide é dada por:

x ¯ r e t = b 2

Logo para o primeiro carregamento, tem-se que:

F R 1 = 4 1 = 4   k N

E:

x ¯ r e t 1 = 1 2 = 0,5 m

Para o segundo carregamento:

F R 2 = 6 2 = 12   k N

E:

x ¯ r e t 2 = 2 2 = 1 m

Como o terceiro carregamento tem a mesma intensidade e o mesmo comprimento do primeiro carregamento, seus valores serão:

F R 3 = 4   k N

E:

x ¯ r e t 3 = 0,5 m

Passo 3

Agora, tendo apenas as reações indeterminadas é possível determinar a reação em B aplicando o somatório de momentos em relação ao ponto A e supondo que o momento é positivo no sentido anti-horário, tal que:

M A = 0 ⇒ B y 2 + F R 1 x ¯ r e t 1 - F R 2 x ¯ r e t 2 - F R 3 2 + x ¯ r e t 3 = 0

B y = - 4 0,5 + 12 1 + 4 2 + 0,5 2 ∴ B y = 1 0   k N

Passo 4

Então, pode-se fazer um “corte” no ponto D que terá uma de suas seções analisadas.

Logo, fazendo o DCL da seção à direita do ponto D e mostrando as forças e reações aplicadas, tem-se que:

E aplicando as equações de equilíbrio obtém-se para o eixo x :

→ ∑ F x = 0 ⇒ N D = 0

Para o eixo y :

↑ ∑ F y = 0 ⇒ V D - F R 3 = 0

V D = 4   k N

E, aplicando o princípio dos momentos em relação ao ponto D e considerando o sentido anti-horário como sendo positivo:

∑ M C = 0 ⇒ - M D - F R 3 x ¯ r e t 3 = 0

M D = - 4 0,5

M D = - 2   k N ∙ m

Passo 5

Por fim, fazendo o mesmo processo para o ponto C , secciona-se a viga neste ponto e obtém-se o DCL desse membro:

Como o comprimento da segunda carga distribuída diminuiu, o valor da força resultante também é alterado. Logo, o novo valor será:

F R 2 ' = 6 1 = 6   k N

E o centroide estará em:

x ¯ ' r e t 2 = 1 2 = 0,5 m

Feito isso, pode-se aplicar as equações de equilíbrio, tal que obtém-se para o eixo x :

→ ∑ F x = 0 ⇒ N C = 0

Para o eixo y :

↑ ∑ F y = 0 ⇒ V C + B y - F R 2 ' - F R 3 = 0

V C = 6 + 4 - 10

V C = 0

E, aplicando o princípio dos momentos em relação ao ponto C e considerando o sentido anti-horário como sendo positivo:

∑ M C = 0 ⇒ B y 1 - M C - F R 2 ' x ¯ ' r e t 2 - F R 3 1 + x ¯ r e t 3 = 0

M C = 10 1 - 6 0,5 - 4 1 + 0,5

M C = 1   k N ∙ m

Resposta

N D = 0

V D = 4   k N

M D = - 2   k N ∙ m

N C = 0

V C = 0

M C = 1   k N ∙ m

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