Se o mecanismo está em equilíbrio quando θ = 30 º , determine a massa da barra BBC. A mola tem uma rigidez k = 2 kN/m e está livre quando θ = 0 º . Despreze a massa das ligações

Passo 1

Desenhando o diagrama do corpo livre do corpo:

Passo 2

Da geometria da figura:

y 1 = G C - D C ⋅ s e n θ y 1 = 0,3 - 0,45 ⋅ s e n θ

x = A B ⋅ c o s θ x = 0,450 c o s θ

Passo 3

O próximo passo é calcular o enlongamento da mola:

s = x θ = 0 - x θ s = 0,45 - 0,45 ⋅ c o s θ s = 0,45 ( 1 - c o s θ )

Passo 4

Calculando as energias potenciais individuais do sistema:Barra BC:

V = m g y 1 = m ⋅ g ⋅ ( 0,3 - 0,45 s e n θ ) Mola:

V s = 1 2 k ⋅ s 2 = 2000 × 0,45 1 - c o s θ 2 V s = 202,5 ( 1 - c o s θ ) ²  

Passo 5

Obtento a expressão da energia potencial total do sistema, temos:

V = m ⋅ g ⋅ 0,3 - 0,45 ⋅ s e n θ + 202,5 ( 1 - cos ⁡ θ )   2 d V d θ = - m ⋅ g ⋅ 0,45 ⋅ c o s θ + 202,5 × 2 1 - c o s θ s e n θ d V d θ = - m ⋅ 9,81 ⋅ 0,45 ⋅ c o s θ + 405 s e n θ - 405 s e n θ c o s θ

Para a posição de equilíbrio θ = 30 º - m ⋅ 9,81 ⋅ 0,45 ⋅ c o s θ + 405 s e n θ - 405 s e n θ c o s θ = 0 m = 405 s e n θ - s e n θ c o s θ 9,81 × 0,45 × c o s θ = 7,10   k g

Resposta

m = 7,10   k g

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