Enunciado

A viga é apoiada por um pino em A e um rolete em B , que possui peso desprezível e raio de 15   m m . Se o coeficiente de atrito estático é u B = u c = 0,3 , determine o maior ângulo θ da inclinação de modo que o rolete não deslize para qualquer força P 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 B   devido ao carregamento P .   Aplicando a equação de equilíbrio:

∑ M A = 0

2 P = F A 4

F A = 2 P 4 = P 2

Aqui nem precisa de DCL, pois por simetria a gente já tira essa força.

Portanto, no rolete há uma força de P 2 para baixo.

Passo 2

Agora vamos estudar aquele rolete. Temos a seguinte situação:

Usando trigonometria, teremos:

Onde F N   é a força normal à superfície e F P é a força paralela. Agora, decompondo as forças em função do ângulo:

F N = P c o s θ 2

F P = P s e n θ 2

Com a força normal, determinaremos a força de atrito, que não permite o rolamento. Sabemos que:

F a t = F N u

Logo:

F a t = P c o s θ 2 × 0,3 = 0,15 P c o s ( θ )

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 r   neste caso. No entanto, a força de atrito age na base do rolete, e o braço vale o diâmetro 2 r .   Logo:

0,15 P c o s θ × 30 ≥ 0,5 P s e n θ × 15

2 ≥ t g θ

Portanto:

63,43 ° ≥ θ

Este é o ângulo no qual qualquer força P não permite deslizamento.

Resposta

63,43 ° ≥ θ

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