Enunciado

Uma força vertical de 1,8   l b é aplicada ao botão do mecanismo de abertura de janela quando a manivela BC está na horizontal. Determine o momento da força sobre o ponto A e sobre a linha AB.

Passo 1

Fala galera! Tudo certo? Vamos dividir a resolução em algumas etapas, beleza? Prometo que vai ser bem rapidinho!

O enunciado nos pede duas coisas:

i) Determinar o momento da força de 1,8   l b sobre o ponto A ( M A → );

ii) Determinar o momento da força de 1,8   l b sobre a linha A B - ( M A B → ).

Então beleza, bora começar! O primeiro passo é decompor vetorialmente nossa força de 1,8   l b , como foi dito que a força é vertical e aponta para baixo, ela só tem componente no sentido negativo da direção k ^ :

F → = 1,8 0 i ^ + 0 j ^ - 1 k ^   l b

F → = - 1,8 k ^   l b

Passo 2

Suave né? Então vamos continuar. Para determinar o momento sobre o ponto A precisamos, além da força, do vetor distância do ponto D de aplicação da força até o ponto A. É bem simples, basta somar vetorialmente cada um dos segmentos que ligam o ponto D ao ponto A, lembrando de decompor as barras que estão inclinadas em 30 ° :

r A D → = 1 cos ⁡ 30 ° + 2 cos ⁡ 30 ° i ^ + 3 j ^ + 1 sen ⁡ 30 ° + 2 sen ⁡ 30 ° k ^ "

r A D → = 2,6 i ^ + 3 j ^ + 1,5 k ^ "

Show de bola! Agora temos tudo que precisamos para calcular o momento sobre o ponto A:

M A → = r A D → × F →

M A → = 2,6 i ^ + 3 j ^ + 1,5 k ^ × - 1,8 k ^

M A → = 4,68 j ^ - 5,4 i ^ + 0 k ^

M A → = - 5,40 i ^ + 4,68 j ^   l b ∙ i n

Passo 3

Show de bola! Agora só falta o momento sobre o eixo O A - . Para isso, vamos utilizar a Eq. 2/16:

M → = r → × F → ∙ n ^ n ^

No nosso caso:

M A B → = r → × F → ∙ n ^ A B n ^ A B

Este produto vetorial r → × F → nós já calculamos no Passo 2 e vale:

r → × F → = M O → = ( - 5,4 i ^ + 4,68 j ^ + 0 k ^ )

O vetor unitário n ^ A B , por sua vez, pode ser definido como:

n ^ A B = A B → A B - = 2 cos ⁡ ( 30 ° ) i ^ + 0 j ^ + 2 sen ⁡ ( 30 ° ) k ^ 2 cos ⁡ ( 30 ° ) 2 + 0 2 + 2 sen ⁡ 30 ° 2

n ^ A B = 1,73 2 i ^ + 0 j ^ + 1 2 k ^

n ^ A B = 0,866 i ^ + 0 j ^ + 0,5 k ^

Agora é só substituir na nossa equação de M A B → :

M A B → = [ ( - 5,4 i ^ + 4,68 j ^ + 0 k ^ ) ∙ ( 0,866 i ^ + 0 j ^ + 0,5 k ^ ) ] ( 0,866 i ^ + 0 j ^ + 0,5 k ^ )

M A B → = - 4,68 + 0 + 0 ( 0,866 i ^ + 0 j ^ + 0,5 k ^ )

M A B → = - 4,05 i ^ - 2,34 k ^   l b ∙ i n

Ufa! Essa já foi hein? Partiu pra próxima!

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Resposta

M A → = - 5,40 i ^ + 4,68 j ^   l b ∙ i n

M A B → = - 4,05 i ^ + 2,34 k ^   l b ∙ i n

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