O diagrama de corpo livre é a representação frequentemente usada por físicos e engenheiros para analisar as forças que atuam sobre um corpo livre. O diagrama facilita a identificação das forças e momentos que devem ser levados em consideração para resolver o problema. Eles também são utilizados para a análise das forças internas que atuam nas estruturas.[1][2].
Elaboração
Contenido
Un esquema del cuerpo en cuestión y de las fuerzas que actúan sobre él deben ser representadas como vectores. La elección del cuerpo es la primera decisión importante en la solución del problema. Por ejemplo, para encontrar las fuerzas que actúan sobre una bisagra o un alicate,es mejor analizar solo una de las dos partes, en lugar del sistema entero, representando la segunda mitad por las fuerzas que ejerce sobre la primera.
Forças internas desenvolvidas em elementos estruturais
Para projetar um elemento estrutural ou mecânico é necessário conhecer a carga que atua dentro dele para garantir que o material resista a essa carga. As cargas internas podem ser determinadas pelo método da seção, seccionamento imaginário ou corte de uma seção perpendicular ao eixo da viga. As cargas internas que atuam no elemento serão expostas e se tornarão externas no diagrama de corpo livre de cada segmento.
O que incluir
O contorno do corpo deve atingir apenas o nível de detalhe necessário. Um simples esboço pode ser suficiente e, por vezes, dependendo da análise a realizar, um ponto pode ser suficiente.
Todas as forças externas são representadas por vetores devidamente rotulados. As setas indicam a direção e a magnitude das forças e, na medida do possível, devem ser colocadas no ponto onde são aplicadas.
Devem ser incluídas apenas as forças que atuam sobre o objeto, sejam elas friccionais, gravitacionais, normais, de arrasto "Arrastar (física)") ou de contato. Ao trabalhar com um referencial não inercial, é apropriado incluir forças fictícias, como forças centrífugas.
diagrama de corpo livre
Introdução
Em geral
O diagrama de corpo livre é a representação frequentemente usada por físicos e engenheiros para analisar as forças que atuam sobre um corpo livre. O diagrama facilita a identificação das forças e momentos que devem ser levados em consideração para resolver o problema. Eles também são utilizados para a análise das forças internas que atuam nas estruturas.[1][2].
Elaboração
Contenido
Un esquema del cuerpo en cuestión y de las fuerzas que actúan sobre él deben ser representadas como vectores. La elección del cuerpo es la primera decisión importante en la solución del problema. Por ejemplo, para encontrar las fuerzas que actúan sobre una bisagra o un alicate,es mejor analizar solo una de las dos partes, en lugar del sistema entero, representando la segunda mitad por las fuerzas que ejerce sobre la primera.
Forças internas desenvolvidas em elementos estruturais
Para projetar um elemento estrutural ou mecânico é necessário conhecer a carga que atua dentro dele para garantir que o material resista a essa carga. As cargas internas podem ser determinadas pelo método da seção, seccionamento imaginário ou corte de uma seção perpendicular ao eixo da viga. As cargas internas que atuam no elemento serão expostas e se tornarão externas no diagrama de corpo livre de cada segmento.
O que incluir
O contorno do corpo deve atingir apenas o nível de detalhe necessário. Um simples esboço pode ser suficiente e, por vezes, dependendo da análise a realizar, um ponto pode ser suficiente.
Geralmente trabalhamos com o sistema de coordenadas mais conveniente para simplificar as equações. A direção do eixo x pode ser feita para coincidir com a direção de descida de um plano inclinado, por exemplo, e assim a força de atrito só tem uma componente nessa coordenada, enquanto a força normal segue o eixo y. A força gravitacional, neste caso, terá componentes de acordo com os dois eixos, no x e no y, onde θ é o ângulo que o plano forma com a superfície horizontal. A maioria das pessoas o confunde com muitos outros diagramas, quase sempre com o diagrama de queda forte, para isso é preciso estudar bem os dois. PB.
O que não incluir
As forças que o corpo exerce sobre outros corpos. Por exemplo, se uma bola permanece em repouso sobre uma mesa, a bola exerce uma força sobre ela, mas o diagrama de corpo livre da bola só precisa incluir a força que a mesa exerce sobre ela.
Também são excluídas as forças internas, que fazem com que o corpo seja tratado como um único sólido. Por exemplo, se analisarmos as forças que aparecem nos apoios de uma estrutura mecânica complexa, como o tabuleiro de uma ponte.
Suposições
O diagrama de corpo livre reflete todas as suposições e simplificações feitas para analisar o problema. Se o corpo em questão for um satélite em órbita e o principal que se deseja é saber sua velocidade, um ponto pode ser a melhor opção.
Os vetores devem ser colocados e rotulados com cuidado para evitar suposições que influenciem o resultado. No diagrama de exemplo desta entrada, a localização exata da força normal resultante que a rampa exerce sobre o bloco só pode ser encontrada após analisar o movimento ou assumir que ele está em equilíbrio.
Exemplo
O diagrama de corpo livre do bloco no plano inclinado é uma aplicação simples destes princípios:
[3] ↑ Hibbeler, R. C. (2010). Ingeniería mecánica, estática (12.ª edición). Pearson Prentice Hall.
Todas as forças externas são representadas por vetores devidamente rotulados. As setas indicam a direção e a magnitude das forças e, na medida do possível, devem ser colocadas no ponto onde são aplicadas.
Devem ser incluídas apenas as forças que atuam sobre o objeto, sejam elas friccionais, gravitacionais, normais, de arrasto "Arrastar (física)") ou de contato. Ao trabalhar com um referencial não inercial, é apropriado incluir forças fictícias, como forças centrífugas.
Geralmente trabalhamos com o sistema de coordenadas mais conveniente para simplificar as equações. A direção do eixo x pode ser feita para coincidir com a direção de descida de um plano inclinado, por exemplo, e assim a força de atrito só tem uma componente nessa coordenada, enquanto a força normal segue o eixo y. A força gravitacional, neste caso, terá componentes de acordo com os dois eixos, no x e no y, onde θ é o ângulo que o plano forma com a superfície horizontal. A maioria das pessoas o confunde com muitos outros diagramas, quase sempre com o diagrama de queda forte, para isso é preciso estudar bem os dois. PB.
O que não incluir
As forças que o corpo exerce sobre outros corpos. Por exemplo, se uma bola permanece em repouso sobre uma mesa, a bola exerce uma força sobre ela, mas o diagrama de corpo livre da bola só precisa incluir a força que a mesa exerce sobre ela.
Também são excluídas as forças internas, que fazem com que o corpo seja tratado como um único sólido. Por exemplo, se analisarmos as forças que aparecem nos apoios de uma estrutura mecânica complexa, como o tabuleiro de uma ponte.
Suposições
O diagrama de corpo livre reflete todas as suposições e simplificações feitas para analisar o problema. Se o corpo em questão for um satélite em órbita e o principal que se deseja é saber sua velocidade, um ponto pode ser a melhor opção.
Os vetores devem ser colocados e rotulados com cuidado para evitar suposições que influenciem o resultado. No diagrama de exemplo desta entrada, a localização exata da força normal resultante que a rampa exerce sobre o bloco só pode ser encontrada após analisar o movimento ou assumir que ele está em equilíbrio.
Exemplo
O diagrama de corpo livre do bloco no plano inclinado é uma aplicação simples destes princípios: