Desenhe um diagrama de corpo livre correto e completo para cada um dos corpos designados nas informações. Os pesos dos corpos só são significativos quando a massa for mencionada. Todas as forças, conhecidas ou desconhecidas, devem ser designadas. (Nota: o sentido de algumas componentes de reação nem sempre pode ser determinado sem cálculo numérico.)
  1. Barra horizontal uniforme de massa m suspensa
    pelo cabo vertical em A e apoiada em uma
    superficie rugosa inclinada em B.
  2. Roda uniforme de massa m, com rasgo, apoiada em uma superfície rugosa e suportada pela ação do cabo horizontal.

Passo 1

Beleza, então temos dois corpos diferentes pra desenhar o diagrama de corpo livre (DCL). O conteúdo aqui é estática: a gente identifica todas as forças que atuam em cada corpo sem se preocupar ainda em resolver nada numericamente.
O que vamos precisar:
  • Para cada corpo, listar as forças conhecidas (peso, tração) e as desconhecidas (reação normal, atrito).
  • Lembrar que peso age no centro de massa (o meio da barra, o centro da roda).
  • No ponto de apoio em superfície rugosa, a reação vem com duas componentes: normal ( ) e atrito ( ).
  • No ponto de suspensão pelo cabo, aparece só a tração ( ), na direção do cabo (vertical no caso da barra, horizontal no caso da roda).

Passo 2

Diagrama para a barra horizontal de massa , suspensa pelo cabo vertical em e apoiada em superfície rugosa inclinada em .
  1. Desenha a barra como uma linha horizontal.
  2. Marca o ponto na extrema esquerda, onde puxa um cabo vertical pra cima: essa é a tração .
  3. Marca o ponto na extrema direita em contato com o plano inclinado (ângulo com a horizontal). Nesse ponto coloca:
    • Reação normal perpendicular ao plano (apontando pra dentro da barra).
    • Força de atrito paralela ao plano (sentido que evita o deslizamento; você não sabe se hé pra cima ou pra baixo do plano, deixa o sentido genérico).
  4. No centro da barra, coloca o peso pra baixo.
Assim, as forças são:
  • para cima em .
  • pra baixo no centro.
  • Em , plano e plano.

Passo 3

Diagrama para a roda uniforme de massa , com rasgo, apoiada em superfície rugosa e suportada por cabo horizontal.
  1. Desenha a roda como um círculo.
  2. No centro do círculo, coloca o peso pra baixo.
  3. Num ponto de contato com o chanfro/rasgo (ou o solo), coloca:
    • Reação normal perpendicular ao plano de contato (normal à superfície).
    • Atrito tangente à superfície (sentido oposto ao movimento que tenderia a acontecer).
  4. No rasgo, mostra o cabo puxando horizontalmente a roda, com uma tração (seta horizontal para a direita ou esquerda, conforme enunciado).
Então as forças na roda são:
  • pra baixo.
  • na direção horizontal, no rasgo.
  • e no ponto de apoio.

Resposta

Diagrama 1 (barra):
  • Tensão vertical para cima em A.
  • Peso vertical para baixo no centro.
  • Em B, reação normal perpendicular ao plano inclinado e atrito paralelo ao plano.
Diagrama 2 (roda):
  • Tensão horizontal no rasgo.
  • Peso vertical para baixo no centro.
  • No ponto de apoio, reação normal perpendicular à superfície e atrito tangente à superfície.

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