Enunciado

Como parte de um teste de projeto, a roda dentada de acionamento do eixo de comando é fixada e, em seguida, as duas forças mostradas são aplicadas a uma correia enrolado em torno da roda dentada. Encontre a resultante desse sistema de duas forças e determine onde sua linha de ação intercepta os eixos x e y.

Passo 1

Fala galera! Tudo certo? Vamos dividir a resolução em algumas etapas, beleza? Esse problema parece um pouco mais complexo, mas vamos matar ele fácil fácil!

O enunciado nos pede duas coisas:

i) Calcular a resultante ( R ) do sistema dado pelas forças T 1 e T 2 ;

ii) Determinar onde a linha de ação da resultante ( R ) intercepta os eixos x e y .

Pelo Princípio dos Momentos temos que:

R → = ∑ F → M O = ∑ M = ∑ F * d R * d = M O

Para encontrarmos a resultante neste caso, podemos analisar o somatório de forças em relação aos eixos x e y :

R x = ∑ F x

R x = T 1 * sen ⁡ 45 ° + T 2 * sen ⁡ 15 °

R x = 400 * sen ⁡ 45 ° + 500 * sen ⁡ 15 °

R x = 412,25   N

R y = ∑ F y

R y = - T 1 * cos ⁡ 45 ° - T 2 * cos ⁡ 15 °

R y = 400 * cos ⁡ 45 ° + 500 * cos ⁡ 15 °

R y = - 765,81   N

∴ R → = 412,25 i ^ - 765,81 j ^

E o módulo da resultante:

R = 412,25 2 + - 765,81 2

R = 869,72   N

Cujo ângulo θ com a horizontal é dado por:

tan ⁡ θ = R y R x

θ = tan - 1 ⁡ 765,81 412,35

θ = 61,71 °

Passo 2

Continuando, para encontrar o momento M O originado por esse somatório:

M O = T 1 * r - T 2 * r

Obs: Note que T 1 e T 2 estão sendo aplicadas no perímetro da roda dentada, portanto suas distâncias até o ponto O (braço de momento), é exatamente o raio r da roda.

M O = 400 * 60 - 500 * 60

M O = - 6.000   N * m m = - 6   N * m

Passo 3

Por fim, precisamos definir uma resultante R M que dista d do ponto O e que, sozinha, equivale ao sistema força-binário original, ou seja:

M O = R M * d = R * d

∴ d = M O R

d = 6.000   N * m m 869,72   N

d = 6,90   m m

Essa força R M deve ser paralela a R , ou seja, fazer um ângulo θ = 61,71 ° com a horizontal. Sendo assim, para determinar as coordenas x e y onde a linha de ação da resultante R M intercepta os eixos x e y , respectivamente, temos que:

Coordenada x :

sen ⁡ θ = d x

x = d sen ⁡ θ = 6,90 sen ⁡ 61,71 °

x = 7,83   m m

Coordenada y :

tan ⁡ θ = y x

y = x * tan ⁡ θ = 7,83 * tan ⁡ ( 61,71 )

y = 14,55   m m

Ufa! Essa já foi hein? Partiu pra próxima!

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Resposta

R → = 412,25 i ^ - 765,81 j ^ N

θ = 61,71 °

R = 869,72   N

x = 7,83   m m

y = 14,55   m m

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