Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Resistência dos Materiais- Ed: 3º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 70
Pede-se: (a) Para a viga com o carregamento mostrado e usando funções singulares,escrever as equações que definem as curvas do diagrama de força cortante e de momento fletor; (b) determinar o máximo momento fletor da viga.
Passo 1
Agora a gente vai resolver os problemas com a utilização de funções singulares, mas o que é isso? Olha a função abaixo:
Esse é uma função normal, correto? Mas imagina que eu quero fazer o seguinte: Ignorar o segundo termo quando . Nós podemos fazer escrevendo:
Dessa forma vamos admitir duas hipóteses:
Quando a função fica:
Quando a função fica:
Legal né? É essa propriedade que vamos utilizar neste problema.
Passo 2
Vamos calcular as reações nos pontos e . Para isso vamos fazer o somatório das forças em igual a zero (é um problema de estática, lembre-se):
Lembrando que temos cargas distribuídas, assim temos de multiplicar a sua intensidade pela distância.
Como existe uma simetria no problema então a gente pode perceber que , desta forma:
Passo 3
Agora o importante é achar a função singular que define o carregamento. Mas a gente não pode simplesmente colocar um carregamento distribuído que comece em e termine em , temos que sempre ir até o final da viga. Como iremos fazer então?
A gente vai ter que colocar dois carregamentos que juntos deem o carregamento que queremos, irá ficar mais ou menos assim:
Repare que de até existe apenas o carregamento que o problema forneceu e após o ponto os carregamentos se anulam, conforme mostra o desenho. Desta forma podemos escrever o carregamento como:
Passo 4
Agora a gente vai integrar essa função em de modo a achar o vetor cortante :
Presta atenção que o sinal negativo é da própria equação viu!
Aqui é importante notar que a constante é igual à força de reação e as forças pontuais (que nessa caso não existem). Logo:
Reorganizando
Passo 5
Para achar o momento basta que a gente integre novamente =D
Como não existe momento puro aplicado então
Passo 6
Para achar o ponto onde o momento é máximo a gente precisa zera a força cortante. Dessa forma:
Pessoal, como o problema é simétrico a gente já pode tentar jogar o ponto médio e ver se vai dar certo!
Como então a equação fica da forma:
Substituindo
Viu como deu certo? Agora é só substituir o ponto na equação do momento fletor:
Como então a equação fica da forma:
Resposta
a)
b)