4 Estática das estruturas espaciais 1

Documentos relacionados
Mecânica Geral 17/02/2016. Resultante de Duas Forças

Estática. Prof. Willyan Machado Giufrida. Estática

MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: ESTÁTICA

Equilíbrio de uma Partícula Cap. 3 T CE T CD P B T DC =-T CD T DC -T CD

Vetores Forças Cap. 2

CAPÍTULO 2 CÁLCULO VECTORIAL Grandezas escalares e vectoriais. Noção de Vector. As grandezas físicas podem ser escalares ou vectoriais.

Escalar: Grandeza à qual se associa um valor real independentemente da direção, ex: massa, comprimento, tempo, energia.

Vetores de força. Objetivos da aula. Mostrar como adicionar forças e decompô-las em componentes usando a lei do paralelogramo.

Capítulo O espaço R n

teóricos necessários para se calcular as tensões e as deformações em elementos estruturais de projetos mecânicos.

Física Geral Grandezas

Aula do cap. 03 Vetores. Halliday

Física Geral Grandezas

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Mecânica Técnica. Aula 2 Lei dos Senos e Lei dos Cossenos. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Análise Vetorial na Engenharia Elétrica

com 3 Incógnitas A interseção do plano paralelo ao plano yz, passando por P, com o eixo x determina a coordenada x.

Solução

VETORES + O - vetor V 2 vetor posição do ponto P 2

Conceitos de vetores. Decomposição de vetores

Álgebra Linear I - Aula 2. Roteiro

GA3X1 - Geometria Analítica e Álgebra Linear. Definição (Segmentos orientados de mesmo comprimento, direção e sentido):

Programa Princípios Gerais Forças, vetores e operações vetoriais

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

Instituto de Física Universidade Federal do Rio de Janeiro. Cap. 1 - Vetores. Prof. Elvis Soares - Física I

Estática. Prof. Willyan Machado Giufrida. Estática

RELAÇÕES TRIGONOMÈTRICAS

Aula 07 - Momento (formulação vetorial) 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Capítulo 2 Vetores. 1 Grandezas Escalares e Vetoriais

Aula 2 Vetores de força

Complemento Matemático 03 Ciências da Natureza I TEOREMA DE PITÁGORAS Física - Ensino Médio Material do aluno

Transformações Geométricas 3D

Álgebra Linear I - Aula 3. Roteiro

n. 15 ÁREA DE UM TRIÂNGULO Logo, a área do triângulo é obtida calculando-se a metade da área do S = 1 2

O equilíbrio ESTÁTICO, quando o corpo permanece em repouso. O equilíbrio DINÂMICO, quando o corpo permanece em movimento retilíneo uniforme.

Unidade: Equilíbrio do Ponto material e Momento de uma. Unidade I: força

Mecânica Un.2. Momento em relação a um Ponto. Créditos: Professor Leandro

Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Prof. Carlos Henrique Q. Forster Sala 121 IEC. ramal 5981

MECÂNICA GERAL VETORES POSIÇÃO E FORÇA

Universidade Federal Fluminense Instituto de Matemática e Estatística Departamento de Matemática Aplicada. Cálculo 3A Lista 13. rot F n ds.

a) Triângulo retângulo: É o triângulo que possui um ângulo reto (90 ).

Ementa. Guia Curricular. Bibliografia. Mecânica Geral II Notas de AULA 1 - Teoria Prof. Dr. Cláudio S. Sartori

Aula 12. Ângulo entre duas retas no espaço. Definição 1. O ângulo (r1, r2 ) entre duas retas r1 e r2 se define da seguinte maneira:

Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Física. Física I IGM1 2014/1. Cap. 1 - Vetores. Prof. Elvis Soares

Com muita habilidade, os equilibristas conseguem

MECÂNICA GERAL 1. Marcel Merlin dos Santos

MECÂNICA GERAL 1. Marcel Merlin dos Santos

MECÂNICA - MAC Prof a Michèle Farage. 14 de março de Departamento de Mecânica Aplicada e Computacional

Para ilustrar o conceito de limite, vamos supor que estejamos interessados em saber o que acontece à

Revisão, apêndice A Streeter: SISTEMAS DE FORÇAS, MOMENTOS, CENTROS DE GRAVIDADE

{ } F = 9,9286 6, , 286 N. i j k. 1, 5i 1j 15k 15,108 { 9, , } Resultantes de Sistemas de Forças Cap. 4

Exercícios sobre Trigonometria

Resultantes de um sistema de forças

Mecânica dos Sólidos I Parte 3 Estado Plano de Tensão

ROBÓTICA REPRESENTAÇÕES MATRICIAIS. Prof a. Dra. GIOVANA TRIPOLONI TANGERINO Tecnologia em Automação Industrial

Resultantes de Sistemas de Forças Cap. 4

Resistência dos Materiais

Rígidos MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: ESTÁTICA. Nona Edição CAPÍTULO. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

Capítulo 6 Transformação de tensão no plano

Borja ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES NOTAS DE AULA: - Prof. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA e TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO NORTE

Equipe de Física: (PCNA Fevereiro de 2015) Alexandre Guimarães Rodrigues (Coordenação) José Benício da Cruz Costa (Orientação) Monitores: Diego

J. Delgado - K. Frensel - L. Crissaff Geometria Analítica e Cálculo Vetorial

EME 311 Mecânica dos Sólidos

Disciplina: Mecânica Geral - Estática

y ds, onde ds é uma quantidade infinitesimal (muito pequena) da curva C. A curva C é chamada o

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II MOMENTO DE INÉRCIA

Resistência dos Materiais 2003/2004 Curso de Gestão e Engenharia Industrial

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II MOMENTO DE INÉRCIA

Capítulo X Parte I Momentos de Inércia

Mecânica Un.1 Forças no Espaço

14 de março de Dep. de Mecânica Aplicada e Computacional MECÂNICA - MAC Prof a Michèle Farage. Princípios Gerais.

Capítulo 12. Ângulo entre duas retas no espaço. Definição 1. O ângulo (r1, r2 ) entre duas retas r1 e r2 é assim definido:

I Unidade I Lista de Exercícios

MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: ESTÁTICA

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II MOMENTO DE INÉRCIA

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 2 Marcel Merlin dos Santos

Capítulo Aplicações do produto interno

SOLICITAÇÕES COMBINADAS (FLEXÃO COMPOSTA)


UFRJ - Instituto de Matemática

GAAL - Exame Especial - 12/julho/2013. Questão 1: Considere os pontos A = (1, 2, 3), B = (2, 3, 1), C = (3, 1, 2) e D = (2, 2, 1).

REVISAO GERAL. GRANDEZA ESCALAR É caracterizada por um número real. Como, por exemplo, o tempo, a massa, o volume, o comprimento, etc.

REVISÃO DE NÚMEROS COMPLEXOS

Princípios dos Momentos -Teorema de Varignon- ( ) Prof. Ettore Baldini-Neto

1 Geometria Analítica Plana

Processo Seletivo Estendido 2017

CVGA Edezio 1. k e v = x2. u, v = u v = x 1 x 2 + y 1 y 2 + z 1 z 2

Taxas Trigonométricas

Mecânica Técnica. Aula 14 Sistemas Equivalentes de Cargas Distribuídas. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro / PUC-Rio Departamento de Engenharia Mecânica. ENG1705 Dinâmica de Corpos Rígidos.

MECÂNICA FORÇA GRANDEZA. Kilograma-força. Força 16/08/11. n É todo agente capaz de modificar a forma ou produzir movimento sobre um corpo.

Cálculo III-A Lista 8

1 Introdução 3. 2 Estática de partículas 17 SUMÁRIO. Forças no plano 18. Forças no espaço 47

Descobrindo medidas desconhecidas (III)

raio do arco: a; ângulo central do arco: θ 0; carga do arco: Q.

Introdução ao Cálculo Vetorial

Disciplina: Mecânica Geral - Estática

Mecânica Geral. Prof. Evandro Bittencourt (Dr.) Engenharia de Produção e Sistemas UDESC. 27 de fevereiro de 2008

Transcrição:

35 4 Estática das estruturas espaciais 4. omponentes Retangulares de uma orça Espacial. Vamos discutir os problemas que envolvem as três dimensões do espaço. onsideremos uma força atuante na origem de um sistema de coordenadas retangulares, e, conforme mostra a figura abaio (figura (a)). força pode ser decomposta em uma componente vertical e uma componente horiontal h (figura (b)) dentro do plano. θ φ θ h E h φ s correspondentes componentes escalares são: = cos θ = senθ (6) h Mas h pode ser decomposta em duas componentes retangulares, e segundo os eios e, respectivamente (figura (c)). btemos, então, as seguintes epressões para as componentes escalares correspondentes: = cos φ = sen θ cosφ h = sen φ = sen θ senφ h (7) força foi decomposta em três componentes vetoriais retangulares,, e, orientadas segundo os três eios coordenados. plicando o teorema de Pitágoras aos triângulos e da igura acima, escrevemos ( ) ( ) ( ) = = + = + h ( ) ( ) ( ) h = = + = + Mecânica vetorial para engenheiros - erdinand P. eer e E. Russell Johnston, Jr.; McGraw-Hill, 976

36 u seja, = + = + + e a relação a intensidade de e suas correspondentes h componentes escalares retangulares é: = + + intensidade da força. (8) Esta relação entre a força E e suas três componentes, e, é visualiada mais facilmente através da figura abaio. θ θ θ E E E = cos θ = cos θ = (9) s três ângulos θ, θ, e θ, definem a direção da força. s co-senos de θ, θ, e θ, são conhecidos como os co-senos diretores da força. Usando os vetores unitários i, j e k, orientados segundo os eios, e, respectivamente podemos eprimir na forma: = i + j+ k (20) onde as componentes escalares, e são: = cos θ, = cos θ e =. (2)

37 Eemplo. Uma força de 000 N forma ângulos de 60, 45 e 20, respectivamente, com os eios, e. eterminar as componentes, e, da força. = cos θ, = cos θ e = = cos θ = 000 0,5 = 500 N = cos θ = 000 0,707 = 707 N = cos θ = 000 (-0,5) = -500 N = i + j+ k (N) = 500 i + 707 j 500 k omo no caso de problemas bidimensionais, o sinal positivo indica que a componente tem mesmo sentido do eio correspondente e o sinal negativo indica que ela tem sentido oposto. ( ) = cos θ i+ cos θ j+ cos θ k = i+ j+ cos θ k =. λ Sendo λ = i+ j+ k = (22) um vetor unitário com componentes λ = cos θ λ = cos θ λ = (23) evemos observar que os valores dos três ângulos θ, θ e θ, não são independentes. soma dos quadrados das componentes de λ é igual ao quadrado de sua intensidade. λ = λ + λ + λ = ou cos θ cos θ cos θ + + = (24) Quando são dadas as componentes de uma força,, e, a intensidade da força é obtida por = + + e os co-senos diretores (eq. 9) também podem ser obtidos conforme a epressão abaio: cos θ cos θ cos θ (25)

38 Eemplo 2. Urna força tem as componentes = 200 N, = -300 N e = 600 N. eterminar a intensidade e os ângulos θ, θ e θ, que ela forma com os eios coordenados. a) equação (8) = + + =700N b) de (25) 200 300 600 700 θ = 73,4 θ = 5,4 e θ = = 3,0 4.2 dição de orças oncorrentes no Espaço resultante R de duas ou mais forças no espaço é dada pela soma de suas componentes retangulares. s métodos gráficos e trigonométricos não são geralmente práticos no caso de forças no espaço. melhor método é análogo ao usado para as forças coplanares. R = Σ decompomos cada força em suas componentes retangulares e escrevemos ( ) ( ) ( ) ( ) R i+ R j+ R k =Σ i+ j+ k =Σ i+σ j+σ k da qual se segue que R =Σ R =Σ R =Σ (3) intensidade da resultante R e os ângulos θ, θ e θ (formados com os eios coordenados) são obtidos: R = R + R + R (32) (33) R R R R

39 Eercício 0 cabo de sustentação de uma torre está fiado em. tração no cabo é de 2.500 kgf. eterminar (a) as componentes, e da força atuante sobre escora, (b) os ângulos θ, θ e θ que definem a direção e o sentido da força. a) omponentes da força. linha de ação da força atuante sobre o vínculo passa por e e está orientada de para. s componentes do vetor que tenham a mesma direção da força são: d = -30 m d = 60 m d = 22,5 m distância de e é d = d + d + d = 70,7 m Introduindo os vetores unitários i, j e k, segundo os eios coordenados, e o vetor unitário λ ao longo de, escrevemos = -(30 m) i + (60 m) j + (22,5 m) k = (70,7 m) λ () = i + j + k = (2.500 kgf) λ (2) Epressando a proporcionalidade dos coeficientes dos vetores unitários em () e (2), temos 2500 kgf 30 m 60 m 22,5 m 70,7 m e obtemos = -060 kgf = +220 kgf = +794 kgf b) ireção da orça. Relembrando que as componentes do vetor unitário λ são respectivamente iguais aos co-senos diretores de (eq. 22): λ = i+ j+ k = (22) = -(060 kgf) i + (220 kgf) j + (794 kgf) k = (2500 kgf) λ

40 Epressando a proporcionalidade dos coeficientes dos vetores unitários nas duas equações anteriores, temos 060 + 220 + 794 2500 θ = 80-64,9º = 5,, θ = 32,0 e θ = 7,5 Este resultado pode também ser obtido pelo uso das proporções que envolvem as componentes do vetor ao invés das referentes às componentes de. Eercício 02 fim de remover um caminhão acidentado, dois cabos são atados ao caminhão em e puados por dois guinchos e como é mostrado. eterminar a resultante das forças eercidas sobre o caminhão pelos dois cabos, sabendo-se que a tração no cabo é 2.000 kgf e no de.500 kgf. Solução. s forças eercidas por cada cabo sobre o caminhão são decompostas nas componentes, e. Primeiro determinamos as componentes e intensidades dos vetores e, medindo-os do caminhão em direção aos guinchos. abo (e para ) d = -26 m d = +25 m d, = +20 m d = 4,2 m abo (e para ) d = -26 m d = -25 m d= +3 m d = 47,5 m

4 enominando por i, j e k os vetores unitários segundo os eios coordenados e por λ o vetor unitário segundo, escrevemos = -(26 m) i +(25 m) j + (20 m) k = (4,2 m) λ T = i + j + k = (2.000 kgf) λ e encontramos as componentes de T pelas proporções T = - (.260 kgf) i + (.22 kgf) j + (970 kgf) k eterminando por λ o vetor unitário segundo, escrevemos de modo análogo = -(26 m) i +(3 m) j - (25 m) k = (47,5 m) λ T = i + j + k = (500 kgf) λ e encontramos as componentes de T pelas proporções. Temos pois T = - (820 kgf) i + (978 kgf) j + (788 kgf) k resultante R das forças eercidas pelos dois cabos é: R = T + T = -(2.080 kgf) i + (2.90 kgf) j + (82 kgf) k intensidade R da resultante é R = R + R + R = ((-2.080) 2 + (2.90) 2 + (82) 2 ) = 3.030 kgf e λ R = i + j + k = R = -(2.080 kgf) i + (2.90 kgf) j + (82 kgf) k e pelas proporções R R R R 2080 kgf + 290 kgf + 82 kgf + 3030 kgf θ = 80-46,6º = 33,4, θ = 43,7 e θ = 86,6