Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 4.4 - Ex. 43
Determine as forças nos elementos , e da treliça simétrica carregada.
Passo 1
A carga total (vindo de cima) que a treliça precisa suportar é:
E pela simetria podemos garantir que a força suportada pelos apoios em e (pelo menos na direção vertical) são iguais, então:
Passo 2
Agora vamos tentar encontrar a força em usando o método das seções:
E vamos calcular o momento em relação ao ponto , para que as forças e tenham momento nulo:
Além das força com múltiplos de , cujas distâncias até o ponto estão bem claras pelo desenho, temos a componente da força agindo à seguinte distância:
Que em temos das alturas é simplesmente o seguinte: . E então ficamos com a seguinte expressão para o momento:
E o sinal negativo indica que essa é uma força de compressão.
Passo 3
Agora vamos usar as equações de equilíbrio das forças em cada direção, ainda olhada para a mesma seção da treliça.
Vamos precisar encontrar o ângulo para poder projetar as forças nos eixos:
E agora já podemos escrever as equações de equilíbrio em cada eixo:
E organizando um pouco:
E podemos resolver esse sistema multiplicando a primeira linha por e a segunda por e então somando as duas equações:
E então substituindo em qualquer uma das equações vamos encontrar:
Passo 4
E então fica faltando apenas encontrar a força . Com as informações que temos agora,podemos simplesmente considerar uma equação de equilíbrio para o ponto :
E por simetria sabemos que , ou seja:
Que é uma força de tração.
Resposta
As forças são (compressão), (tração), (tração) e (tração).