Enunciado

É mostrado na mecânica dos materiais que quando uma viga elástica AB suporta um bloco de peso W em um ponto B, a deflexão y e s t (chamada de deflexão estática) é proporcional a W. Mostre que se o mesmo bloco cai de uma altura h na extremidade B da viga em balanço AB e não ricocheteia, a máxima deflexão y m no movimento subsequente pode ser expressa como y m = y e s t 1 + 1 + 2 h y e s t . Note que essa fórmula é aproximada, já que está baseada no pressuposto que não há energia dissipada no impacto e que o peso da viga é pequeno comparado com o peso do bloco.

Fonte: Beer – Dinâmica – 9ª ed

Passo 1

Olá pessoal, tudo bem?

Espero que sim! Bora falar de energia!!

Bem, vamos analisar o problema pela velha amiga conservação de energia.

À princípio, vamos relembrar que a deflexão estática pode ser escrita como a razão entre o peso total e a rigidez k da viga:

y e s t = W k

E como vamos falar de conservação de energia, temos que imaginar dois momentos:

  1. A deflexão estática da viga está ocorrendo, sem interferência externa do bloco que logo cairá. Porém assumimos que a velocidade da mesma é nula.
  2. Depois que o bloco cai de uma certa altura h , há a deflexão máxima y m . E quando a viga se encontra em sua deflexão máxima, sabemos que a velocidade também é nula, mas que possui as componentes de rigidez e potencial gravitacional.

Portanto nos dois momentos a serem analisados as velocidades são nulas.

Passo 2

Agora é aplicação de fórmula:

W h + 0 =   - W y m + 1 2 k y m ²

Organizando a equação:

k y e s t = - k y e s t y m + 1 2 k y m 2           →         y m 2 - 2 y e s t y m - 2 y e s t h = 0

Assim, isolando o termo y m :

y m = y e s t 1 + 1 + 2 h y e s t

Resposta

Portanto está provado que

y m = y e s t 1 + 1 + 2 h y e s t

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

O sistema consiste de um disco A , de 10k g , uma barra fina B C , de 2k g , e um anel liso C , de 0,5k g . Se o sico rola sem deslizar, determine a velocidade do anel no instante em que a barra torna
Resolva o Problema 18.11 usando a equação de conservação de energia.
Resolva o Problema 18.42 supondo que a corrente tenha uma massa por unidade de comprimento de 0,8k g / m . Despreze, para o cálculo, a porção da corrente que está encaixada na engrenagem.
O sistema consiste de um disco A , de 10k g , uma barra fina B C , de 2k g , e um anel liso C , de 0,5k g . Se o sico rola sem deslizar, determine a velocidade do anel no instante em que a barra torna
A porta de garagem uniforme tem massa de 150k g e é guiada ao longo de trilhos lisos em suas extremidades. A elevação é feita usando-se as duas molas, cada uma das quais fixada ao apoio de ancoragem e