Enunciado

Determine a maior força P que pode ser aplicada à treliça de modo que nenhum dos membros esteja sujeito a uma força maior que 2,5   k N em tração ou 2   k N em compressão.

Passo 1

O problema que que a gente encontre a maior força que pode ser aplicada em P , de forma que não ultrapasse 2,5   k N em tração ou 2   k N em compressão. Nesse caso, vamos analisar junta por junta (Método dos nós).

Observando as treliças e a estrutura completa notamos que a melhor ordem para analisar cada junta é:

A → B → D

Também percebemos que boa parte dos ângulos formados na estrutura são de 73,74 ° e 53,13 ° .

Pra isso, você faz esse calculo:

s e n 36,87 ° = E C - A E - = 3 3 2 + 4 2

73,74 ° = 36,87 ° ⋅ 2

s e n 53,13 ° = A C - A E - = 4 3 2 + 4 2

Então, vamos começar pelas forças da junta A . Sabendo que o somatório das forças no eixo y e somatório das forças do eixo x é 0 , pois a estrutura encontra-se em equilíbrio.

No eixo y primeiro:

∑ F y = 0

F A D ⋅ s e n 73,74 ° - P ⋅ s e n ( 53,13 ° ) = 0

F A D ⋅ s e n 73,74 ° - P ⋅ s e n ( 53,13 ° ) = 0

Assim encontramos:

F A D = 0,833 ⋅ P

Estando sob Tração.

Agora no eixo x :

∑ F x = 0

F A D ⋅ cos ⁡ 73,14 ° - P ⋅ c o s 53,13 - F A B = 0

0,833 ⋅ P ⋅ cos ⁡ 73,14 ° - P ⋅ c o s 53,13 - F A B = 0

Então encontramos:

F A B = 0,833 ⋅ P

Nesse caso, estando sob compressão.

Agora, vamos analisar as forças da junta B , sabendo que o somatório das forças no eixo y e somatório das forças do eixo x é 0 , pois a estrutura encontra-se em equilíbrio.

No eixo x primeiro:

∑ F x = 0

F A B ⋅ 4 5 - F B C ⋅ 4 5 = 0

0,833 ⋅ P ⋅ 4 5 - F B C ⋅ 4 5 = 0

Assim encontramos:

F B C = 0 , 833 ⋅ P

Estando sob compressão.

Agora no eixo y :

∑ F y = 0

F B D - F A D ⋅ 3 5 - F B C ⋅ 3 5 = 0

F B D - 0,833 ⋅ P ⋅ 3 5 - 0,833 ⋅ P ⋅ 3 5 = 0

Então encontramos:

F B D = P

Nesse caso então, estando sob tração.

Faça o mesmo na junta D , e você obterá:

F D C = 0,833 ⋅ P (Compressão)

F D E = 1,667 ⋅ P (Tração)

Passo 2

Fazendo isso em todas as juntas subsequentes, vamos obter:

F A D = 0,833 ⋅ P (Tração)

F A B = 0,833 ⋅ P (Compressão)

F B C = 0,833 ⋅ P (Compressão)

F B D = P (Tração)

F D C = 0,833 ⋅ P (Compressão)

F D E = 1,667 ⋅ P (Tração)

Passo 3

Agora vamos organizar, vamos ver qual o P máximo que cada membro permite:

Sabendo que não pode ser maior que 2,5   k N em tração ou 2   k N em compressão em qualquer membro.

F A D → P ≤ 3   k N

F A B → P ≤ 2,4   k N

F B C → P ≤ 2,4   k N

F B D → P ≤ 2,5   k N

F D C → P ≤ 2,4   k N

F D E → P ≤ 1,5   k N

Como a gente quer saber o máximo que ele pode assumir sem causar colapso a gente pega o menor, que no caso é:

P = 1,5   k N

Resposta

P = 1 , 5   k N

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