Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 3.4 - Ex. 96
O plano vertical pelo qual passa o cabo de eletricidade gira de no poste vertical . As forças trativas e valem ambas . Para prevenir inclinação do poste com o passar do tempo, os cabos de amarração e são usados. Se os dois cabos são ajustados para suportar forças trativas iguais , as quais, em conjunto, reduzem a zero o momento em , determine a força de reação horizontal resultante em . Determine o valor necessário de . Despreze o peso do poste.
Passo 1
Olhando para a figura, vamos começar escrevendo todas as quatro trações em forma vetorial. Perceba que em alguns casos vamos ter que projetar o vetor duas vezes seguidas:
E para as outras duas forças vamos ter que multiplicar um único escalar (já que as duas forças são iguais) pelos vetores unitários nas direções de e :
Passo 2
Queremos usar a condição de equilíbrio dos momentos em relação à origem. Mas para isso vamos precisar escrever também os vetores-posição dos pontos de aplicação de cada uma das forças.
Para as duas trações e temos um mesmo vetor :
E agora para as outras duas (é mais fácil tomar os pontos de aplicação como estando sobre o mastro, mas qualquer ponto na linha de ação da força vai servir):
Passo 3
Agora sim, podemos aplicar a condição de equilíbrio dos momentos:
E a grande vantagem de usar a origem é que possíveis momentos agindo em não aparecem na equação.
Agora vamos calcular cada um desses produtos vetoriais:
E basta considerar uma única componente para encontrar o valor de . Vamos usar a componente , por exemplo:
Passo 4
Agora falta encontrar a força de reação horizontal em . Uma vez que já conhecemos todas as trações isso fica bem mais fácil.
Vamos considerar o equilíbrio das forças no eixo . As expressões vetoriais que nós escremos nos passos anteriores podem ser bem úteis para isso:
E fazendo a mesma coisa para o eixo :
E agora podemos calcular o módulo da força:
Resposta
As forças são e .