Enunciado

Determine o momento de inércia de massa do objeto de aço mostrado na figura em relação (a) ao eixo x (b) ao eixo y (c) ao eixo z (A massa específica do aço é 7.850   k g / m 3 ).

Passo 1

Primeiro, vamos pegar o numero de massa de cada elemento! Vamos considerar como elemento 1 todo o paralelepípedo solido (sem contar os espaços tirados), e os elementos 2 e 3 são os buracos que faltam dentro da peça, que são respectivamente, o buraco no meio da peça e o semi circulo na ponta da peça! Então, vamos lá! Primeiramente, vamos calcular a massa pela formula da densidade:

m = ρ V

Logo,

m 1 = 7850 0.0 8 × 0.0 4 × 0.1 6 = 5 . 024   k g

m 2 = 7850 0.8 × 0.038 × 0.0 7 = 1 . 67048   k g

m 3 = 7850 π 2 ( 0.0 24 2 × 0.0 4 = 0 . 28410   k g

Passo 2

Agora que temos as massas, vamos aplicar o teorema dos eixos pararelos, para achar os momentos de inercia de massa de cada elemento e soma-los! A figura 9.28 pode auxiliar você para calcular o momento de inercia de massa para os elementos 1 e 2. E as equações derivadas dela te ajudam para calcular o elemento 3!

  1. I x = I x 1 - I x 2 - I x 3

= 1 12 5.024 0.05 2 + 0.16 2 + 5.024 0.5 2 2 + 0.16 2 2

- 1 12 1.67048   0.038 2 + 0.0 7 2 + 1.67048 0.05 - 0.038 2 2 + 0.05 + 0.07 2 2

- 0.28410 1 4 - 16 9 π 2 0.024 2 + 1 12 0.04 2 + 0.28410 0.05 - 4 × 0.024 3 π 2 + 0.16 - 0.04 2 2

→ I x = 26.4325 × 10 - 3   k g ⋅ m 2

Passo 3

Vamos fazer o mesmo para o momento no eixo y .

b   I y = I y 1 - I y 2 - I y 3

= 1 12 5.024 0.08 2 + 0.16 2 + 5.024 0.08 2 2 + 0.16 2 2

- 1 12 1.67048   0.08 2 + 0.07 2 + 1.67048 0.08 2 2 + 0.05 + 0.07 2 2

- 1 12 0.28410   3 0.024 2 + 0.04 2 + 0.28410 0.08 2 2 + 0.16 - 0.04 2 2

→ I y = 31.1726 × 10 - 3   k g ⋅ m 2

Passo 4

Vamos fazer o mesmo para o momento no eixo z .

c   I z = I z 1 - I z 2 - I z 3

= 1 12 5.024 0.08 2 + 0.05 2 + 5.024 0.08 2 2 + 0 . 05 2 2

- 1 12 1.67048   0.08 2 + 0.0 38 2 + 1.67048 0.08 2 2 + 0.05 - 0.0 38 2 2

- 0.28410   1 2 - 16 9 π 2 0.024 2 + 0.28410 0.08 2 2 + 0 . 05 - 4 × 0.0 2 4 3 π 2

→ I z = 8 . 5773 × 10 - 3   k g ⋅ m 2

Resposta

I x = 26.4325 × 10 - 3   k g ⋅ m 2

I y = 31.1726 × 10 - 3   k g ⋅ m 2

I z = 8.5773 × 10 - 3   k g ⋅ m 2

Ver Outros Exercícios desse livro