Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Hibbeler - Estática- Ed: 14º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 26
A viga é apoiada por um pino em e um rolete em , que possui peso desprezível e raio de . Se o coeficiente de atrito estático é , determine o maior ângulo da inclinação de modo que o rolete não deslize para qualquer força aplicada à viga.
Passo 1
Fala aí, galerinha do Responde aí. Tudo bem? Bora pra mais uma questão.
Primeiramente, deve-se determinar a força que atua em devido ao carregamento Aplicando a equação de equilíbrio:
Aqui nem precisa de DCL, pois por simetria a gente já tira essa força.
Portanto, no rolete há uma força de para baixo.
Passo 2
Agora vamos estudar aquele rolete. Temos a seguinte situação:
Usando trigonometria, teremos:
Onde é a força normal à superfície e é a força paralela. Agora, decompondo as forças em função do ângulo:
Com a força normal, determinaremos a força de atrito, que não permite o rolamento. Sabemos que:
Logo:
Passo 3
Agora, vamos analisar o ponto de aplicação da força. Considerando que a componente paralela à superfície atua no centro do rolete, há um braço de alavanca que gera um momento, este braço vale neste caso. No entanto, a força de atrito age na base do rolete, e o braço vale o diâmetro Logo:
Portanto:
Este é o ângulo no qual qualquer força não permite deslizamento.