Enunciado

Usando o círculo de Mohr para um quarto de elipse do Problema 9.67 , determine os momentos de inércia e o produto de inércia em relação a novos eixos obtidos por rotação dos eixos x e y em torno de O a de 45 ° no sentido anti-horário, b de 30 ° no sentido horário.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Do Problema 9.79 temos os seguintes momentos de inércia:

I x = π 8 a 4

I y = π 2 a 4

Analisando o círculo de Mohr, que é definido pelo diâmetro X Y , temos que:

X π 8 a 4 , 1 2 a 4

E:

Y π 8 a 4 , - 1 2 a 4

A partir disso, podemos achar o momento de inércia do ponto médio do círculo de Mohr. Temos que:

I m é d = 1 2 I x + I y

I m é d = 1 2 π 8 a 4 + π 2 a 4

I m é d = 5 16 π a 4

I m é d = 0,98175 a 4

Passo 2

O raio R do círculo de Mohr será:

R = I x - I y 2 2 + I x y 2

R = 1 2 π 8 a 4 - π 2 a 4 2 + 1 2 a 4 2

R = 0,77264 a 4

Passo 3

Podemos encontrar θ m a partir de:

tan ⁡ 2 θ m = - 2 I x y I x - I y

tan ⁡ 2 θ m = - 2 1 2 a 4 π 8 a 4 - π 2 a 4

tan ⁡ 2 θ m = 0,84883

2 θ m = 40,326 °

Ou:

α = 90 ° - 40,326 °

α = 49,674 °

E:

β = 180 ° - 40,326 °

β = 79,674 °

Passo 4

Item a:

Determinaremos agora os momentos de inércia e o produto de inércia em relação aos novos eixos obtidos por rotação dos eixos x e y em torno de O de 45 ° no sentido anti-horário:

I x ' = I m é d - R c o s   α

I x ' = 0,98175 a 4 - 0,77264 a 4 cos ⁡ 49,674 °

Logo:

I x ' = 0,482 a 4

Temos também que:

I y ' = I m é d + R c o s   α

I y ' = 0,98175 a 4 + 0,77264 a 4 cos ⁡ 49,674 °

I y ' = 1,482 a 4

E:

I x ' y ' = - R sen ⁡ α

I x ' y ' = - 0,77264 a 4 sen ⁡ 49,674 °

I x ' y ' = - 0,589 a 4

Passo 5

Item b:

Determinaremos agora os momentos de inércia e o produto de inércia em relação aos novos eixos obtidos por rotação dos eixos x e y em torno de O de 30 ° no sentido horário:

I x ' = I m é d + R cos ⁡ β

I x ' = 0,98175 a 4 + 0,77264 a 4 cos ⁡ 79,674 °

Logo:

I x ' = 1,12 a 4

Temos também que:

I y ' = I m é d - R cos ⁡ β

I y ' = 0,98175 a 4 - 0,77264 a 4 cos ⁡ 79,674 °

I y ' = 0,843 a 4

E:

I x ' y ' = R sen ⁡ β

I x ' y ' = 0,77264 a 4 sen ⁡ 79,674 °

I x ' y ' = 0,76 a 4

Resposta

a ) I x ' = 0,482 a 4

I y ' = 1,482 a 4

I x ' y ' = - 0,589 a 4

b ) I x ' = 1,12 a 4

I y ' = 0,843 a 4

I x ' y ' = 0,76 a 4

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