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GEMM/CEFETSC – Curso Técnico de Mecânica 3. Revisão de Estática 3.1. Forças O conceito de força é introduzido na mecânica em geral. As forças mais conhecidas são os pesos, que tem sempre sentido vertical para baixo, como por exemplo, o peso próprio de uma viga, ou o peso de uma laje sobre esta mesma viga. As forças podem ser classificadas em concentradas e distribuídas. Na realidade todas as forças encontradas são distribuídas, ou seja, forças que atuam ao longo de um trecho, como os exemplos citados anteriormente e ainda em barragens, comportas, tanques, hélices, etc. Quando um carregamento distribuído atua numa região de área desprezível, é chamado de força concentrada. A força concentrada, tratada como um vetor, é uma idealização, que em inúmeros casos nos traz resultados com precisão satisfatória. No estudo de tipos de carregamentos, mais a diante, retornaremos a este assunto. No sistema internacional (SI) as forças concentradas são expressas em Newton 1 [N]. As forças distribuídas ao longo de um comprimento são expressas com as unidades de força pelo comprimento [N/m], [N/cm], [N/mm],etc. A força é uma grandeza vetorial que necessita para sua definição, além da intensidade, da direção, do sentido e também da indicação do ponto de aplicação. ponto de aplicação y o sentido Duas ou mais forças constituem um sistema de forças, sendo que cada uma delas é chamada de componente. Todo sistema de forças pode ser substituído por uma única força chamada resultante, que produz o mesmo efeito das componentes. Quando as forças agem numa mesma linha de ação são chamadas de coincidentes. A resultante destas forças terá a mesma linha de ação das componentes, com intensidade e sentido igual a soma algébrica das componentes. 1 A relação entre Força, Massa e Aceleração é conhecida como a 2ª. Lei do Movimento foi desenvolvida pelo cientista Inglês Isaac Newton nos anos 1665 e 1666 em que esteve afastado da Universidade de Cambridge devido a grande peste Londrina que grassava na cidade. Neste período, Newton, então com 23 anos, não só desenvolveu as Leis do Movimento que hoje servem de alicerce à chamada Física Clássica, como também criou um novo ramo da matemática conhecido como cálculo diferencial e integral e iniciou seu trabalho em óptica. Entretanto, somente 20 anos depois seus trabalhos foram publicados (1687) em sua obra intitulada “Principia”, que é considerado o maior livro científico já escrito. .[Brody D. E., 1999]. Elementos de Máquinas - Profa. Daniela Águida Bento α F intensidade linha de ação ou direção x 6
EXEMPLO 3.1 GEMM/CEFETSC – Curso Técnico de Mecânica Calcular a resultante das forças F 1 = 50N, F 2 = 80 N e F 3 = 70 N aplicadas no bloco da figura abaixo: F2 F1 F3 Fresultante = F1− F2 + F3 Fresultante = 50 − 80 + 70 F = 40N resultante No caso em que as forças têm um mesmo ponto de aplicação, ou se encontram num mesmo ponto depois de prolongadas, recebem o nome de forças concorrentes. A resultante destas forças pode ser determinada gráfica ou analiticamente. Sendo dada uma força F num plano “xy”, é possível decompô-la em duas outras forças F x e F y , como no exemplo abaixo: Onde: Fx = F. cos α Fy = F. sen α Da trigonometria sabemos que: cat. op. senα = e hip. então, para o exemplo acima, temos: y Fy Fx F Elementos de Máquinas - Profa. Daniela Águida Bento x F α Fx Fy cat. adj. cosα = hip. 7
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