Mecanica Pontos Interessantes

Atividade 1

 Sistema de força tridimensional;

Sistemas de forças é a reunião de duas ou mais forças atuando sobre um mesmo corpo. A força que produz o mesmo efeito que todas as outras juntas chama-se resultante.

a) Forças de mesma direção e mesmos sentidos:

A intensidade da resultante é igual à soma das intensidades das forças componentes.

A direção e o sentido permanecem os mesmos.

b) Forças de mesma direção e sentidos opostos:

A intensidade da resultante é igual à diferença entre as intensidades das forças componentes.

A direção é a mesma e o sentido é o da maior força componente.

c) Forças agindo em direções diferentes: quando duas forças agindo no mesmo ponto, forma um ângulo entre si, determina-se a resultante construindo um paralelogramo de forças e a resultante é a diagonal. As forças são representadas numa escala de

1 cm/10N. Quando são mais de duas forças, calcula-se primeiro de duas, a resultante calcula-se com a terceira, a nova resultante com a quarta, e assim por diante. A última resultante encontrada é a resultante representativa do sistema.

d) Quando as forças são paralelas e em sentido diferente, a resultante é igual a diferença das forças e tem o sentido da maior soma de forças. Quando o sentido também é o mesmo, a resultante é a soma das forças.

A estática é a parte da mecânica que estuda as forças que atuam sobre os corpos em repouso e parte da possibilidade de se efetivar a combinação (composição) de forças, da mesma maneira que se faz com as velocidades. Sejam consideradas as forças P1 e P2 e a resultante destas R, todas elas agindo sobre um ponto material em repouso.

Para que o ponto material permaneça em equilíbrio é necessário que uma terceira força P3 aja sobre ele, possuindo o mesmo módulo e direção, mas sentido contrário a R. Esse é o procedimento básico da estática, que pode ser aplicado na análise de estruturas mais complexas.

Tome uma ponte de peso P (que age em seu centro de massa, na direção vertical e no sentido para baixo) e as forças R1 e R2 de reações dos contrafortes (apoios) agindo na vertical, com sentido para cima. Para que a ponte permaneça em equilíbrio, é necessário que R1 + R2 = P.

Máquinas são aparelhos que transmitem a ação de uma força para para tornar mais fácil a realização de um trabalho. As máquinas podem ser simples (alavanca, roldana, cunha, parafuso) ou complexas, máquinas que são compostas por várias máquinas simples. Ex: máquina de costura, liquidificador, tornos, lavadoras, etc.

 Momento força;

Quando temos um corpo sujeito à ação de forças de resultante não nula, o corpo pode adquirir tanto movimento de rotação quanto movimento de translação, isso ocorrendo ao mesmo tempo. Sendo assim, podemos definir o momento de uma força como sendo uma grandeza associada ao fato de uma força fazer com que um corpo (ou objeto) gire.

Vamos considerar a figura acima, onde o objeto está sujeito à ação de duas forças. O ponto P na figura é chamado de polo e foi determinado aleatoriamente. Definimos momento de uma força em relação a um polo como sendo o produto da força (em módulo, isto é, considerando o valor positivo independentemente se o objeto gira no sentido horário ou anti-horário) pela distância entre o polo e o ponto de aplicação da força (ou linha de ação da força aplicada).

O sinal adotado associa-se ao momento de cada força a fim de identificar se a força provoca no corpo um giro (rotação) no sentido horário ou no sentido anti-horário. Sendo assim, tomando como base a figura acima, vemos que a linha de ação de F1 está a uma distância d1 do polo e a linha de ação de F2 está a uma distância d2 do polo. Definimos o momento das forças F1 e F2 da seguinte maneira:

M1=+F1.d1 e M2=-F2.d2

Na situação descrita usamos o sinal positivo para a tendência que o objeto tem de girar no sentido anti-horário e o sinal negativo é usado para representar que o objeto tende a girar no sentido horário. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida que caracteriza o momento de uma força é newton x metro (N.m).

F – newton (N)

d – metro (m)

M – newton x metro – N.m

 Momento binário;

Binário é um sistema constituído de duas forças de mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, cujas linhas de ação estão a uma certa distância d. a distância d chama-se braço do binário.

O momento do binário é a soma algébrica dos momentos das forças que o constituem. Assim, considerando um pólo O arbitrário e levando em conta a convenção de sinais, temos:

O binário da figura tem sentido anti-horário e seu momento resultou positivo; se tivesse sentido horário, seu momento seria negativo.

Da expressão obtida podemos concluir que o momento de um binário independe do pólo escolhido.

A resultante do binário é nula, pois as forças que o constituem têm mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos. Desse modo, se aplicarmos um binário a um sólido, inicialmente em repouso, este não adquire movimento de translação (pois a resultante é nula), mas adquire movimento de rotação não uniforme (pois o momento não é nulo).

 Resultante de um sistema de forças e momentos de binários;

A força resultante (Fr) de um sistema de forças consiste no efeito produzido por uma força única capaz de produzir umefeito equivalente ao das várias forças aplicadas ao corpo.

A força resultante de um sistema de duas ou mais forças pode determinar-se graficamente pela adição dos vetoresforça (adição vetorial).

Existem três situações diferentes: sistema de forças com o mesmo ponto de aplicação, a mesma direção e o mesmo sentido; sistema de forças com o mesmo ponto de aplicação, a mesma direção, mas

de sentidos contrários; sistema deforças com