Enunciado

Uma treliça sustenta a carga mostrada na figura. Determine a força equivalente que atua sobre a treliça e o ponto de interseção da sua linha de ação com uma linha, que passa pelos pontos A e G .

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Precisamos determinar a força equivalente que atua sobre a treliça, ou seja, vamos somar todas as forças atuantes e ver qual a resultante.

Olhando para a imagem do enunciado, podemos notar que a maioria das forças estão em l b (Libras força) e somente a força que age em D está em N (Newtons). Portanto, vamos converter essa força para libra-força também:

700   N = 160   l b

Passo 2

Agora teremos o seguinte arranjo:

Analisando o diagrama podemos fazer o somatório das forças. Analisando as forças horizontais, temos que:

→ + ∑ F x

R x = 240 cos ⁡ 70 ° - 300 cos ⁡ 40 °

R x = - 147,7   l b

R x indica a resultante das forças horizontais que agem na treliça. Observe que o sinal foi negativo, o que indica que a direção da resultante é para o lado esquerdo.

Faremos agora o somatório de forças em verticais, temos que:

↑ + ∑ F y

R y = - 240 sen ⁡ 70 ° - 160 - 300 sen ⁡ 40 ° - 180

R y = - 758,4   l b

R y indica a resultante das forças verticais que agem na treliça. Observe que o sinal foi negativo, o que indica que a direção da resultante é para o lado baixo.

Passo 3

Como temos a resultante vertical e horizontal, podemos obter a reação resultante a partir do teorema de Pitágoras. O arranjo das reações ficou assim:

Calculando a resultante, temos:

R 2 = R x 2 + R y 2

R = R x 2 + R y 2

Substituindo os valores, temos:

R = - 147,7 2 + - 758,4 2

R = 772,6   l b

Podemos determinar também, o ângulo θ que indica a direção de R .

θ = arctan ⁡ R y R x

θ = arctan ⁡ 758,4 147,7

Portanto:

θ = 79 °

Passo 4

Também nos é pedido para determinar o ponto de interseção da linha de ação dessa força resultante com a linha que liga o ponto A ao ponto B .

Para isso, vamos calcular o somatório de momentos no ponto A . Temos que:

↶ + ∑ M A

∑ M A = - 240 cos ⁡ 70 ° 1,8 - 240 sen ⁡ 70 ° 1,2 - 180 2,4 - 160 3,6 + 300 cos ⁡ 40 ° 1,8 - 300 sen ⁡ 40 ° 6

Temos então que:

∑ M A = - 2169,74   l b ⋅ m

Este resultado indica que o momento resultante causado pelas forças na treliça está no sentido horário.

Passo 5

Para determinar o ponto de interseção no segmento A G , vamos utilizar a relação de que o produto entre uma força que é perpendicular a um segmento é igual ao momento. Portanto:

∑ M A = R y ⋅ d

- 2169,74 = - 758,4 d

d = 2,86   m

Portanto a linha de ação da força passa a 2,86   m à direita do ponto A .

Resposta

R = 772,6   l b

d = 2,86   m   à   d i r e i t a   d o   p o n t o   A

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

. Determine os diagramas de força cortante e de momento fletor para o eixo ( a ) em termos dos parâmetros mostrados; ( b ) considere P = 9k N , a=2m , L=6m . Há um mancal axial em A e um mancal radial
Determine os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga ( a ) em termos dos parâmetros mostrados; ( b ) considere M 0 = 500N ∙ m , L = 8m .
Determine os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga. Os apoios em A e B são um mancal axial e um mancal radial, respectivamente.
Determine os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga.
Determine os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga.