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Forças Distribuídas: Centroides e Centro de Gravidade - Capítulo 5, Resumos de Mecânica

Este capítulo aborda o conceito de centroides e forças distribuídas, explorando a relação entre esses conceitos e o cálculo de propriedades físicas. O texto apresenta definições, fórmulas e exemplos práticos para determinar o centroide de diferentes formas geométricas e calcular a força resultante de cargas distribuídas. O capítulo também inclui exemplos de aplicação em vigas e placas compostas.

Tipologia: Resumos

2024

Compartilhado em 31/03/2025

kauan-pedro-de-azevedo-souza
kauan-pedro-de-azevedo-souza 🇧🇷

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Capitulo 5
Forças distribuídas: centroides e centro de gravidade
Principais assuntos abordados:
1. Centroides
2. Forças Distribuídas
3. Placas e Superfícies Compostas
4. Exemplos
Centroides
O conceito de centroide está relacionado ao ponto onde uma determinada
área ou volume pode ser considerado concentrado para fins de cálculo de
propriedades físicas, como centro de massa e centro de gravidade. No contexto
de superfícies bidimensionais e corpos tridimensionais, o centroide é o ponto
onde a soma das distâncias ponderadas de todos os pontos da área ou volume
a um dado eixo é zero.
Para encontrar o centroide de uma superfície ou volume, utilizamos o
conceito de momento de primeira ordem, que envolve a integração da área ou
volume ponderados pelas coordenadas dos pontos que compõem essa área ou
volume. O processo geral envolve dividir a área ou volume em elementos
pequenos, calcular os momentos de primeira ordem em relação aos eixos
coordenados e, finalmente, determinar as coordenadas do centroide dividindo
esses momentos pela área ou volume total.
Centro de gravidade de uma placa e de um fio:
𝑀𝑦 𝑥𝑊 = 𝑥 ∆𝑊 = 𝑥 𝑑𝑊
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Capitulo 5

Forças distribuídas: centroides e centro de gravidade

Principais assuntos abordados:

  1. Centroides
  2. Forças Distribuídas
  3. Placas e Superfícies Compostas
  4. Exemplos

Centroides

O conceito de centroide está relacionado ao ponto onde uma determinada

área ou volume pode ser considerado concentrado para fins de cálculo de

propriedades físicas, como centro de massa e centro de gravidade. No contexto

de superfícies bidimensionais e corpos tridimensionais, o centroide é o ponto

onde a soma das distâncias ponderadas de todos os pontos da área ou volume

a um dado eixo é zero.

Para encontrar o centroide de uma superfície ou volume, utilizamos o

conceito de momento de primeira ordem, que envolve a integração da área ou

volume ponderados pelas coordenadas dos pontos que compõem essa área ou

volume. O processo geral envolve dividir a área ou volume em elementos

pequenos, calcular os momentos de primeira ordem em relação aos eixos

coordenados e, finalmente, determinar as coordenadas do centroide dividindo

esses momentos pela área ou volume total.

  • Centro de gravidade de uma placa e de um fio:

𝑦

𝑥

Onde Mx e My são os momentos em relação aos eixos x e y, respectivamente,

e dW é um elemento de peso da placa.

  • Centroide de uma superfície:

𝑦

𝑥

  • Centroide de uma curva:

Placas e Superfícies Compostas

Em superfícies complexas para calcular a área e o centroide é possível

resolver com outra abordagem: a divisão em formas geométricas mais simples.

  • Placas compostas:

ΣW = Σ𝑥̅ 𝑊

ΣW = Σ𝑦̅ 𝑊

  • Superfícies compostas:

ΣA = Σ𝑥̅ 𝐴

ΣA = Σ𝑦̅ 𝐴

Exemplos:

  1. Para a superfície plana mostrada, determine os momentos de primeira

ordem em relação aos eixos x e y e a localização do centroide.

  1. Uma viga suporta a carga distribuída mostrada acima. Determine a

carga concentrada equivalente e as reações de apoio

SOLUÇÃO:

  • Determinação da intensidade da carga concentrada e a linha de ação da

força pontual:

OBS.: Para retângulos e quadrados o ponto de aplicação da força será

metade do comprimento da força distribuída (𝑥/ 2 ). E triângulos retângulos, o

ponto de aplicação da força será dois terços da distância ( 2 𝑥/ 3 ).

𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑜

𝑡𝑟𝑖â𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜

𝑭

𝒒𝒖𝒂𝒅𝒓𝒂𝒅𝒐

𝑭

𝒕𝒓𝒊â𝒏𝒈𝒖𝒍𝒐

𝟑 𝒎 𝟏 𝒎 𝟐 𝒎

𝒘

𝑨

= 𝟏, 𝟓𝟎 𝒌𝑵/𝒎

𝒘

𝑩

= 𝟒, 𝟓𝟎 𝒌𝑵/𝒎

  • Diagrama de Corpo Livre:
  • Somatório de Forças e Momento:

𝐵

× 𝐹

𝑦

𝑦

𝑦

𝑦

𝒚

𝑥

𝒙

𝑦

𝑦

𝑦

𝑦

𝟗 𝒌𝑵 𝟗 𝒌𝑵

𝟑 𝒎

𝟏 𝒎 𝟐 𝒎

𝑨

𝒚

𝑩

𝒚

𝑩

𝒙