Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)

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TENSÃO 19 A peça fundida mostrada na Figura 1.18a é feita de aço, cujo peso específico é 'Yaço = 80 kN/m3• Determine a tensão de compressão média que age nos pontos A e B. z (a) X (a) 8,05 MPa 0. 8,05 MPa (d) Figura 1.17 Pela terceira lei de Newton, a qual diz que a cada ação corresponde uma reação igual em sentido contrário, essas forças submetem as hastes à tensão em todo o seu comprimento. Tensão normal média. Aplicando a Equação 1.6, temos (]'lJC = A ac -3-9-5'-2-N ---c:- = 7 86 MPa 1r(0,004 m? ' Resposta Resposta OBSERVAÇÃO: A distribuição de tensão normal média que age sobre uma seção transversal da haste AB é mostrada na Figura l.17c, e, em um ponto nessa seção transversal, um elemento de material sofre tensão, como mostra a Figura 1.17d. SOLUÇÃO (b) Figura 1.18 64 kN/m2 (c) Carga interna. A Figura 1.18b mostra um diagrama de corpo livre do segmento superior da peça fundida onde a seção passa pelos pontos A e B. O peso desse segmento é determinado por Waço = 'Y aço Vaço' Assim, a força axial interna P na seção é 2;i.Fz = O; P-W aço =O P-(80 kN/m3)(0,8 m)1r(0,2 m)2 = O P = 8,042kN Tensão de compressão média. A área da seção transversal na seção é A = 1r(0,2 m)2, portanto a tensão de compressão média torna-se

20 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS (F = p = _8_:__ ,0_42 _ kN_ A 1r(0,2 m)2 = 64,0 kN!m2 Resposta OBSERVAÇÃO: A tensão mostrada no elemento de volume de material na Figura 1.18c é representativa das condições no ponto A ou no ponto B. Observe que essa tensão age para cima na parte inferior ou face sombreada do elemento, já que essa face faz parte da área da superfície inferior da seção cortada e, nessa superfície, a força resultante interna P está empurrando para cima. O elemento AC mostrado na Figura 1.19a está submetido a uma força vertical de 3 kN. Determine a posição x dessa força de modo que a tensão de compressão média no apoio liso C seja igual à tensão de tração média na barra AB. A área da seção transversal da barra é 400 mm2 e a área em C é 650 mm2• ex. Para resolver este problema, trabalharemos em unidades newtons e milímetros. +j"i,F =O· y ' FAB + FC - 3.000 N = o (1) ),+"i,MA =O; -3.000 N(x) + Fc(200 mm) = O (2) Tensão normal média. Podemos escrever uma terceira equação necessária, a qual exige que a tensão de tração na barra AB e a tensão de compressão em C sejam equivalentes, isto é, FAB cr= = Fc 400 mm2 650 mm2 F c = 1,625F AB Substituindo essa expressão na Equação 1, resolvendo para FAB e, então, resolvendo para Fc, obtemos FAB = 1.143 FC = 1.857 N A posição da carga aplicada é determinada pela Equação 2, x = 124 mm Resposta OBSERVAÇÃO: O < x < 200 mm, como exigido. A (a) 1.5 Te nsão de cisalhamento média A tensão de cisalhamento foi definida na Seção 1.3 como a componente da tensão que age no plano da área secionada. Para mostrar como essa tensão pode desenvolver-se, consideraremos o efeito da aplicação de uma força F à barra na Figura 1.20a. Se considerarmos apoios rígidos e F suficientemente grande, o material da barra irá deformar-se e falhar ao longo dos planos identificados por AB e CD. Um diagrama de corpo livre do segmento central não apoiado da barra (Figura 1.20b) indica que a força de cisalhamento V= F/2 deve ser aplicada a cada seção para manter o segmento em equihbrio. A tensão de cisalhamento média distribuída sobre cada área secionada que desenvolve essa força de cisalhamento é definida por (1.7) SOLUÇÃO (b) Figura 1.19 Carga interna. As forças em A e C podem ser relacionadas considerando-se o diagrama de corpo livre para o elemento AC (Figura 1.19b ). Há três incógnitas, a saber, FAB' Fc Nessa expressão, r méct = tensão de cisalhamento média na seção, que consideramos ser a mesma em cada ponto localizado na seção V = força de cisalhamento interna resultante na seção determinada pelas equações de equilíbrio A = área na seção

TENSÃO 19<br />

A peça fundida mostrada na Figura 1.18a é feita de aço,<br />

cujo peso específico é 'Yaço = 80 kN/m3• Determine a tensão<br />

de compressão média que age nos pontos A e B.<br />

z<br />

(a)<br />

X<br />

(a)<br />

8,05 MPa<br />

0.<br />

8,05 MPa<br />

(d)<br />

Figura 1.17<br />

Pela terceira lei de Newton, a qual diz que a cada ação corresponde<br />

uma reação igual em sentido contrário, essas forças<br />

submetem as hastes à tensão em todo o seu comprimento.<br />

Tensão normal média. Aplicando a Equação 1.6, temos<br />

(]'lJC = A ac<br />

-3-9-5'-2-N ---c:-<br />

= 7 86 MPa<br />

1r(0,004 m?<br />

' Resposta<br />

Resposta<br />

OBSERVAÇÃO: A distribuição de tensão normal média<br />

que age sobre uma seção transversal da haste AB é mostrada<br />

na Figura l.17c, e, em um ponto nessa seção transversal,<br />

um elemento de material sofre tensão, como mostra a<br />

Figura 1.17d.<br />

SOLUÇÃO<br />

(b)<br />

Figura 1.18<br />

64 kN/m2<br />

(c)<br />

Carga interna. A Figura 1.18b mostra um diagrama de<br />

corpo livre do segmento superior da peça fundida onde a<br />

seção passa pelos pontos A e B. O peso desse segmento é<br />

determinado por Waço = 'Y aço Vaço' Assim, a força axial interna<br />

P na seção é 2;i.Fz = O;<br />

P-W aço =O<br />

P-(80 kN/m3)(0,8 m)1r(0,2 m)2 = O<br />

P = 8,042kN<br />

Tensão de compressão média. A área da seção transversal<br />

na seção é A = 1r(0,2 m)2, portanto a tensão de compressão<br />

média torna-se

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