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.)
-
Barra horizontal uniforme de massa
suspensa
pelo cabo vertical em
e apoiada em uma
superficie rugosa inclinada em
.
-
Roda uniforme de massa
, com rasgo, apoiada em uma superfície rugosa e suportada pela ação do cabo horizontal.
Barra horizontal uniforme de massa
suspensa
pelo cabo vertical em e apoiada em uma
superficie rugosa inclinada em .
pelo cabo vertical em
superficie rugosa inclinada em
Roda uniforme de massa
, 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:
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
.
- Desenha a barra como uma linha horizontal.
- Marca o ponto
na extrema esquerda, onde puxa um cabo vertical pra cima: essa é a tração . - 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).
- Reação normal
- 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.
- Desenha a roda como um círculo.
- No centro do círculo, coloca o peso
pra baixo. - 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).
- Reação normal
- 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.