Efeitos produzidos pelas forças

Alfaconnection
By Lucien Silvano Alhanati

_{_Física}

_{_Forças
FOR}

Ebook >>> Estudo das Forças

_{_{Forças FOR01}}

Efeitos produzidos pelas forças FOR0104

Quais são os efeitos produzidos por uma força ? FOR010401

Quando uma força atua sobre um corpo ela produz deformação e/ou aceleração em movimento de translação ou rotação.

Quando uma força atua sobre uma barra articulada num ponto, qual é o efeito que ela produz ? FOR010402

Considere a barra da figura articulada no ponto C e sob ação da força F
A força F atuando na barra produz um efeito de rotação em torno do ponto do ponto C.
A rotação é realizada num plano que contem a força F e o ponto C centro de rotação.

Quantitativamente de que depende o efeito de rotação ? FOR010403

O efeito de rotação depende quantitativamente do módulo F da força e da distância d do centro de rotação à linha de ação da força.
Quanto maior for F e d maior será o efeito de rotação.

Qual é a grandeza que mede o efeito de rotação que uma força produz em relação a um ponto ? FOR010404

É o vetor Momento da Força em relação ao ponto.
Quando escrevemos M_CF , lemos vetor momento da força F em relação ao ponto C

Quais são as características do vetor momento de uma força em relação a um ponto ? FOR010405

O vetor momento tem as seguintes características:
módulo - M_CF = F.d, onde d é a distância do centro de rotação à linha de ação da força
direção - perpendicular ao plano de rotação, isto é, perpendicular ao plano que contem a força F e o centro de rotação C.
sentido - dos pés à cabeça de um observador que em pé sobre o plano de rotação veria a rotação ser realizada no sentido anti-horário.

Qual é a unidade SI de Momento de uma Força ? FOR010406

Como M_CF = F.d unidade SI é 1N.m

Quando é possível tratar o momento de uma força em relação a um ponto como grandeza escalar ? FOR010407

Quando todas as forças e o centro de rotação são coplanares os vetores momento são paralelos e a soma dos vetores se reduz à soma algébrica de seus valores escalares.

Como é possível avaliar graficamente o momento de uma força em relação em relação a um ponto ? FOR010408

O módulo do momento da força F em relação ao ponto C é >>> M_CF = F.d
A área do triângulo amarelo é avaliada como >>> área >>> (F.d) / 2
Logo M_CF >>> 2.área do triângulo

Como varia o momento de uma força em relação a um ponto quando a força se desloca ao longo de sua linha de ação ? FOR010409

O momento de uma força não varia quando ela é deslocada ao longo de sua linha de ação.
A figura nos mostra claramente que a força F ao se deslocar da posição 1 para a 2 não muda o seu momento em relação à C, uma vez que a distância d não se altera.

Qual é o gráfico da tensão normal à seção reta de uma barra em função de sua deformação unitária ? FOR010410

Considere uma barra de comprimento inicial L e de área de seção reta S presa numa parede e tracionada por uma força F normal à seção. A barra sofre um alongamento x, como mostra a figura.

.
Chamaremos de deformação unitária à razão x / L e de tensão deformante à razão F / S
O aspecto do gráfico da tensão em função da deformação unitária é característico do material. Todos os gráficos possuem as características mostradas na figura abaixo.

Ponto A >>> limite de proporcionalidade
Ponto B >>> limite de elasticidade
Ponto C >>> ponto de ruptura ou início do escoamento
Trecho OA >>> retilíneo, indicando proporcionalidade entre a tensão deformante e a deformação unitária.
Trecho AB >>> curvilíneo, indicando que não há mais proporcionalidade entre a tensão e a deformação, mas o material continua com características elásticas, retirada a tensão termina a deformação.
Trecho BC >>> curvilíneo, indicando que não há proporcionalidade entre a tensão e a deformação, o material não tem mais características elásticas, isto é, retirada a tensão a deformação diminui mas não termina, permanecendo uma deformação residual.
Trecho adiante do ponto C >>> termina o gráfico em virtude da ruptura ou o corpo entra em escoamento, isto é, ocorrem aumentos de deformação sem aumento de tensão.

Qual é a Lei de Hooke ? FOR010411

Considere uma barra de comprimento inicial L e de área de seção reta S presa numa parede e tracionada por uma força F normal à seção. A barra sofre um alongamento x, como mostra a figura.

Até o limite de proporcionalidade há uma proporcionalidade entre a tensão deformante e a deformação unitária

F / S = E . (x / L)

onde E é uma constante de proporcionalidade que depende da natureza do material, denominada de módulo de elasticidade ou módulo de Young

Qual é a relação entre a força que deforma uma mola e a sua deformação ? FOR010412

Considere uma mola que sob a ação de uma força F sofre uma deformação x. A lei de Hooke nos permite afirmar que a força é proporcional à deformação >>> F = k.x
onde a constante de proporcionalidade k, característica da mola, é denominada de constante elástica da mola.

Qual é a unidade SI da constante elástica de uma mola ? FOR010413

Como F = k.x >>> k = F / x
A unidade SI de k será >>> 1N / m

Qual é o significado físico da constante elástica de uma mola ? FOR010414

Quando afirmamos que a constante elástica de uma mola é 5kgf / cm, queremos informar que uma força de 5kgf produz na mola uma deformação de 1cm.
A constante elástica da mola nos informa sobre o valor da força capaz de deformar a mola da unidade de comprimento.

O que significa dizer que uma mola é mais forte ou mais dura que a outra ? FOR010415

Uma mola é mais forte ou mais dura que uma outra quando ela necessita de uma força maior para produzir a mesma deformação. Conseqüentemente a mola mais dura ou mais forte possui constante elástica de maior valor
Exemplificando.
Uma mola de constante k1 = 5kgf / cm é mais dura ou mais forte que uma outra mola de constante
k2 = 2kgf / cm, uma vez que ela necessita de uma força de 5kgf para uma deformação de 1cm enquanto a outra necessita de uma força de 2kgf para sofrer a mesma deformação.

O que é a mola equivalente a uma associação de molas ? FOR010416

Uma mola é equivalente a uma associação de molas quando submetidas a uma mesma força sofrem a mesma deformação.

Quando é que um conjunto de molas está associado em série ? FOR010417

Um conjunto de molas está associado em série, como mostra a figura, quando o esforço deformante é o mesmo em todos em todas as molas.

Qual é o valor da constante da mola equivalente a uma associação de molas em série ?FOR010418

A figura nos mostra que a deformação da mola equivalente é a soma das deformações das molas associadas >>> x = x1 + x2 como
F = k.x >>> x = F / k
F = k1.x1 >>> x1 = F / k1
F = k2.x2 >>> x2 = F / k2 então
F / k = F / k1 + F / k2 >>>

1 / k = 1 / k1 + 1 / k2

Quando é que um conjunto de molas está associado em paralelo ? FOR010419

Um conjunto de molas está associado em paralelo, como mostra a figura, quando a deformação é a mesma em todos em todas as molas..

Qual é o valor da constante da mola equivalente a uma associação em paralelo ? FOR010420

A figura nos mostra que na associação em paralelo todas as molas sofrem a mesma deformação x.

O esforço deformante na mola 1 é F1, na mola 2 é F2 e na mola equivalente é F.

A figura nos mostra que F = F1 + F2, como
F1 = k1.x
F2 = k2.x
F = k.x >>> então
k.x = k1.x + k2.x >>>

k = k1 + k2

O que acontece quando cortamos um pedaço de uma mola ? FOR010421

Uma mola, de constante kn, de n espiras pode ser considerada como uma associação em série de n molas de 1 espira, de constante k1, logo
1 / kn = 1 / k1 + 1 / k1 + 1 / k1 +...n vezes
1 / kn = n / k1 >>> kn = k1 / n

Cortamos uma mola de n espiras reduzindo este número para n'. As constantes constantes são inversamente proporcionais ao número de espiras e passarão a valer
kn = k1 / n e kn' = k1 / n', logo

kn' / kn = n / n'

Como calcular a constante da mola equivalente a um conjunto de duas molas quando o corpo está preso entre as duas molas ? FOR010422

A figura nos mostra que a mola de constante k1 sofre um alongamento e a de constante k2 sofre um encurtamento sob a ação do peso P do bloco. O posicionamento das molas obriga que a deformação das duas molas seja a mesma, que caracteriza uma associação em paralelo.

Conseqüentemente como vimos em FOR010420 a constante da mola equivalente é >>>

k = k1 + k2

Forças