Enunciado

Se a intensidade da força resultante que atua sobre o suporte deve ser 450   N direcionada ao longo do eixo u positivo, determine a intensidade de F 1 e sua direção ϕ .

Passo 1

Nesse exercício nos é dada a força resultante e queremos a F 1 , mas para achar é tudo farinha do mesmo saco, só que agora vamos usar outro eixo, sabemos que:

F R = F R u = ∑ F R u

Como teremos uma força resultante em u , forças perpendiculares a u devem se anular, que seria digamos o “ y ” do nosso eixo, vamos chamar de v :

F R v = ∑ F R v = 0  

Perceba que a orientação de F 3 é dada por um triângulo, e sua direção em relação a u será â n g u l o   d o   t r i â n g u l o +   30 ° . O ângulo do triângulo encontramos pelo:

c o s s e n o = c a t e t o   a d j a c e n t e h i p o t e n u s a

cos ⁡ θ = 5 13 ∴ θ = cos - 1 ⁡ 5 13 = 67,38 °  

Ficando nosso ângulo de F 3 com u :

67,4 ° + 30 ° = 97,4 °

Já que ele passa dos 90 ° , vou considerar a força no sentido oposto e com ângulo de 180 ° - 97,4 ° = 82,6 ° . Assim, a componente de F 3 em u será:

F 3 u = F 3 cos ⁡ 82,6 °

Já nosso F 1 faz um ângulo α = 60 ° - ϕ com u , assim, a força atuante no eixo u :

F R u = 450 = F 1 cos ⁡ α + F 2 cos ⁡ 30 ° -   F 3 cos ⁡ 82,6 °

450 = F 1 cos ⁡ α + 200 cos ⁡ 30 ° - 260 cos ⁡ 82,6 °

F 1 cos ⁡ α = 310,3   N

Agora para o eixo v que já nos referimos:

F R v = 0 = F 1 sin ⁡ α - F 2 sin ⁡ 30 ° -   F 3 sin ⁡ 82,62 °

0 = F 1 sin ⁡ α - 200 sin ⁡ 30 ° - 260 sin ⁡ 82,6 °

F 1 sin ⁡ α = 357,8   N

Passo 2

Sendo assim, podemos encontrar α :

F 1 sin ⁡ α F 1 cos ⁡ α = 357,8 310,3

tan ⁡ α = 1,15

α = 49,1 °

Como:

α = 60 ° - ϕ

ϕ = 49,1 - 60

ϕ = - 10,9 °

E por último descobrimos o F 1 substituindo em algum dos eixos, vou usar o do u :

F 1 cos ⁡ α =   310,3

F 1 cos ⁡ 49,1 ° = 310,2

F 1 = 473,5   N

Resposta

F 1 = 473,5   N

ϕ = - 10,9 °

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