Conceitos Fundamentais de Mecânica e Estática

Definição de Diagrama de Corpo Livre

Diagrama de Corpo Livre: Esquema de um corpo, uma parte do mesmo, dois ou mais corpos conectados, completamente isolados ou livres de todos os outros corpos, mostrando as forças exercidas sobre o corpo em estudo.

Diferença entre Centroide, Centro de Massa e Centro de Gravidade

Centróide: É um ponto na figura ou em seu prolongamento, localizado de tal forma que o primeiro momento é o produto do comprimento, área ou volume pela posição.

Centro de Gravidade: Ponto onde é localizado o peso resultante de todo o corpo, onde se pode considerar como se toda a sua massa estivesse concentrada.

Atrito e Equilíbrio de Forças Não-Paralelas

Quando um corpo é mantido em equilíbrio por três forças não-paralelas, que características devem apresentar essas forças? Mostre graficamente essa situação.

• A força de atrito máxima que pode ser desenvolvida é proporcional à força normal.
• A força de atrito máxima que pode ser desenvolvida é independente do tamanho da área de contato.
• A força de atrito estático limite é maior que a força de atrito cinético.
• A força de atrito cinético é independente da velocidade relativa dos corpos em contato.

Observações sobre o coeficiente de atrito:

• Para forças normais extremamente baixas e para forças normais suficientemente elevadas para produzirem deformação excessiva, o coeficiente de atrito estático aumenta um pouco.
• Para velocidades relativas extremamente baixas, o coeficiente de atrito cinético aumenta e, aparentemente, torna-se igual ao coeficiente de atrito estático sem qualquer descontinuidade matemática.
• Para velocidades muito altas, o coeficiente de atrito cinético diminui apreciavelmente.
• Variações normais de temperatura não afetam materialmente o coeficiente de atrito.

Momento de Inércia de uma Área: Termo Adequado

Qual seria o termo mais adequado para o Momento de Inércia de um Corpo, quando se trata apenas de uma área? Por quê?

O momento de inércia de um corpo composto é a soma algébrica dos valores de cada parte, todos calculados para o mesmo eixo. Para uma área, o termo mais adequado é Momento de Segunda Ordem de Área.

Dimensões e Propriedades do Produto de Inércia

As dimensões do produto de inércia de uma área são comprimento elevado à quarta potência (L⁴), e as unidades comuns são m⁴, cm⁴, mm⁴ e assim por diante. O elemento de área é intrinsecamente positivo, mas o produto xy pode ser tanto positivo quanto negativo. Consequentemente, o produto de inércia de uma área pode ser positivo, negativo ou zero, contrastando-se com um momento de inércia, que é sempre positivo.

Como se Constitui uma Treliça?

Considerando-se que a treliça é uma estrutura constituída de tal maneira a formar um corpo rígido, então, como se constitui uma treliça? Mostre estrutura assim, graficamente.

Uma treliça é uma estrutura constituída de um certo número de barras fixadas juntas em suas extremidades, de tal maneira a formar um corpo rígido. Uma treliça pode ser usada para sustentar uma grande carga ou atravessar uma grande distância em vez do que poderia ser efetivamente feito por uma simples viga ou coluna. As treliças são classificadas como coplanares (todas as barras em um plano comum) ou como treliças espaciais, nas quais as barras estão localizadas em mais de um plano. Neste texto, a discussão está limitada a treliças nas quais as barras, cargas e reações estão todas em um mesmo plano.

Tipos de Distribuição de Carga em Cabos

Os dois tipos comuns de distribuição de carga em cabos são:

1. Carga uniformemente distribuída ao longo da distância horizontal entre dois suportes.
2. Carga uniformemente distribuída ao longo do cabo.

Definição de Ângulo de Repouso para um Bloco

Considerando-se um bloco sobre uma superfície inclinada, com um dado ângulo em relação ao plano horizontal, como seria definido o ângulo de repouso para o bloco? Por quê?

O ângulo para o qual o movimento do bloco é iminente é definido como o ângulo de repouso.

Rolamento de Roda/Cilindro Rígido em Plano Horizontal

Quando uma roda ou um cilindro rígido rola em um plano rígido horizontal onde não há forças atuando a não ser seu próprio peso e a reação do plano, teoricamente, o que deveria acontecer? Por quê?

Quando uma roda ou cilindro rígido rola em um plano rígido horizontal onde não há forças atuando, a não ser seu peso e a reação do plano, ele continuará a rolar indefinidamente, segundo a teoria, pois não haverá força resistiva agindo sobre o cilindro.

O que é Mecânica?

Mecânica: É o ramo da ciência física que considera o movimento dos corpos, com o repouso sendo considerado um caso especial do movimento.

Classificação de Sistemas de Forças

Os sistemas de forças podem ser classificados segundo a disposição das linhas de ação das forças do sistema. Assim, de que formas se poderiam classificar estes sistemas?

Tipos de Sistemas de Forças:

• Concorrente
• Coplanar
• Paralelo
• Tridimensional geral

Diferença entre Quantidades Escalares e Vetoriais

Uma quantidade escalar é aquela que tem somente grandeza, enquanto uma quantidade vetorial tem tanto grandeza quanto direção. Massa, volume e tempo são exemplos de quantidades escalares. Velocidade, força e momento são exemplos de quantidades vetoriais.

Trabalho em Corpos Rígidos e Não-Rígidos

O trabalho realizado sobre um corpo rígido por um sistema de forças e binários externos é a soma algébrica dos trabalhos realizados pelas forças e binários individuais. Por que esta afirmação não é válida quando o corpo não é rígido?

Um binário consiste em duas forças que possuem grandezas iguais e linhas de ação paralelas e não colineares, mas que são opostas em sentido. Como a soma das forças de um binário em qualquer direção é zero, um binário não apresenta tendência a transladar um corpo em qualquer direção, mas somente a girar o corpo sobre o qual age. Como será mostrado posteriormente, um binário não pode ser reduzido a um sistema de forças mais simples. Uma característica singular de um binário reside no fato de que apresenta o mesmo momento em relação a qualquer ponto no espaço.

Componente Retangular de uma Força

Tanto para duas quanto para três dimensões, uma componente retangular de uma força é igual ao produto da força e do cosseno do ângulo entre a força e a componente.

O Princípio dos Momentos

O Princípio dos Momentos, como aplicado a um sistema de forças, estabelece que o momento da resultante de um sistema de forças, em relação a um eixo ou a um ponto qualquer, é igual à soma vetorial dos momentos das forças do sistema em relação ao mesmo eixo ou ponto.