Apresente o procedimento para análises acerca das forças que agem sobre um corpo rígido.

Passo 1

O enunciado pede que a gente apresente como proceder para analisar as forças que atuam num corpo rígido, seja no caso de equilíbrio (estática) ou de movimento (dinâmica). Para isso, vamos usar o Diagrama de Corpo Livre (DCL), vetores de força, decomposição em eixos e as equações de equilíbrio ou de movimento de um corpo rígido.

Passo 2

Isolar o corpo rígido como sistema de interesse e desenhar o Diagrama de Corpo Livre: retire todo o resto (apoios, superfícies vizinhas etc.) e represente apenas o sólido. Em seguida, represente por vetores todas as forças externas que agem nele (peso, reações de apoio, tração em cabos, forças de contato, forças distribuídas convertidas em resultantes etc.).

Passo 3

Escolher um sistema de coordenadas conveniente (por exemplo, eixos x e y no plano de atuação ou x,y,z em 3D). Para cada vetor de força do DCL, marque suas linhas de ação e decomponha-o em componentes ao longo desses eixos, usando projeção vetorial.

Passo 4

No caso de análise estática, escrever as equações de equilíbrio de translação e de rotação. Em geral, para um ponto de referência O no plano:
\sum F_x = 0,
\sum F_y = 0,
\sum M_O = 0.
Em 3D acrescenta-se \sum F_z=0 e três equações de momentos em torno dos eixos.

Passo 5

Se for análise dinâmica, substituir as igualdades de equilíbrio pelas leis de Newton para corpo rígido:
\sum \mathbf{F} = m\,\mathbf{a},
\sum M_O = I_O\,\alpha,
onde m é a massa, \mathbf{a} a aceleração do centro de massa, I_O o momento de inércia em relação a O e \alpha a aceleração angular.

Passo 6

Organizar as equações resultantes e resolver o sistema para encontrar as incógnitas (reações de apoio, forças internas, acelerações ou momentos). Se houver mais incógnitas do que equações, verificar vínculos adicionais (como simetria ou condições de vinculação).

Resposta

O procedimento geral para análise de forças em um corpo rígido é:
  1. Isolar o corpo e desenhar o Diagrama de Corpo Livre com todas as forças externas.
  2. Escolher eixos de referência e decompor cada força nas componentes.
  3. Escrever as equações de equilíbrio ( \sum F=0, \sum M=0) para estática, ou as equações de movimento ( \sum F=ma, \sum M=I\alpha) para dinâmica.
  4. Resolver o sistema de equações para obter as incógnitas desejadas.

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