Extensão: Explique qual é o principal esforço que o atuador da Junta 3 precisa vencer para mover o braço na horizontal.
Passo 1
O enunciado pede para identificarmos, na junta 3, qual é a grandeza mecânica que o atuador deve vencer quando move o braço em posição horizontal. O conteúdo envolve momento de força (torque) devido ao peso dos elos e da carga, além de possíveis componentes de inércia e atrito.
Passo 2
Quando o braço está na horizontal, a gravidade atua verticalmente sobre cada elo e sobre a carga na extremidade, gerando um torque em torno do eixo da junta 3. Se
for a massa equivalente dos elos e da carga a montante da junta,
a aceleração da gravidade e
o braço de alavanca (distância do centro de massa até o eixo da junta), esse torque gravitacional vale
Além desse torque estático, se há aceleração angular do braço, o motor também precisa vencer o momento de inércia
do conjunto, gerando um torque dinâmico
onde
é a aceleração angular. Ainda há perdas por atrito nos rolamentos e engrenagens, mas elas são tipicamente menores que o torque devido ao peso.
Resposta
O principal esforço que o atuador da junta 3 precisa vencer é o torque gravitacional
resultante do peso do braço (e da carga) atuando a uma distância
do eixo da junta.