Enunciado

Uma placa retangular sofre a ação da força e do binário mostrados na figura. Esse sistema deve ser substituído por uma força única equivalente. ( b ) Especifique o valor de α sabendo que a linha de ação da força equivalente intercepta a linha C D 300   m m à direita de D .

Passo 1

Observando os dados que o exercício dá, pode-se montar o seguinte esquema:

Onde d agora tem o valor de 100   m m .

Passo 2

Para realizar a eliminação do binário existente no sistema, sabe-se que o momento gerado pela força equivalente deve se igualar ao momento gerado pelo binário. Logo, isso demonstra que ao fazer o somatório de momentos em relação ao ponto B , podemos escrever:

∑ M B → M b i n á r i o = M e q u i v a l e n t e

15   N cos ⁡ α 0,4 m + 15   N sen ⁡ α 0,24 m = 48   N 0,1 m

Ou seja:

6 cos ⁡ α + 3,6 s e n α = 4,8

Passo 3

Uma estratégia para se determinar o valor de α é utilizar razões trigonométricos para deixar a equação em função de apenas uma função trigonométrica. No caso presente, o ideal seria deixar toda a equação em função de seno ou cosseno. Para tanto, rearranjando a equação de modo a facilitar os próximos cálculos:

6 c o s α = 4,8 - 3,6 s e n α

Então, elevando ao quadrado a equação, tem-se:

36 c o s 2 α = 4,8 - 3,6 s e n α 2

36 c o s 2 α = 23,04 - 34,56 s e n α + 12,96 s e n 2 α

Lembrando da razão trigonométrica:

s e n 2 α + c o s 2 α = 1

ou ainda,

c o s 2 α = 1 - s e n 2 α

E substituindo na equação original, obtém-se:

36 1 - s e n 2 α = 23,04 - 34,56 s e n α + 12,96 s e n 2 α

Que pode ser reescrita como:

48,96 s e n 2 α - 34,56 s e n α - 12,96 = 0

Passo 4

Aplicando a fórmula de Bhaskara:

s e n α = 34,56 ± - 34,56 2 - 4 48,96 - 12,96 2 48,96

E encontra-se os dois valores para s e n α :

s e n α 1 = 0,97686

s e n α 2 = - 0,27098

Respectivamente, eles dão os resultados:

α 1 = 77,65 °

Ou

α 2 = - 15,72 °

Resposta

α 1 = 77,65 °

Ou

α 2 = - 15,72 °

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Resolva o Problema 4.19, considerando que a = 0,32m .
Uma haste leve é suportada sem atrito por cavilhas em B e C e apoia sem atrito na parede em A. A força vertical de 480 N é aplicada em D. Determine as reações em A, B e C.
A força P de intensidade 1245 N é aplicada no membro ABCD, que é suportado sem atrito pelo pino A e pelo cabo CED. Já que o cabo passa por uma pequena polia em E, a tração no cabo pode ser considerada
Uma barra leve AD é suspensa pelo cabo BE e suporta um bloco de 200 N em C. As extremidades A e D da barra estão em contato, sem atrito, com as paredes. Determine a tração no cabo BE e as reações em A
A haste ABC é dobrada em forma de um arco de círculo de raio R. Sabendo que θ = 30 ° , determine a reação em ( a ) em B, ( b ) em C.