Questões de Engenharia Mecânica do ano 2004

Uma viga de material metálico de comprimento L, que será utilizada para suportar uma carga P em balanço, deve ser engastada em uma parede, como ilustrado na figura abaixo. Como a seção é retangular, existem duas possibilidades de montagem: a opção A e a opção B. O arquiteto responsável pela obra sugeriu, por motivos estéticos, a opção B, mas o engenheiro, após realizar os cálculos pertinentes, optou pela opção A, por julgar mais segura. Assuma que a tensão no material é dada por  onde M é o momento fletor na viga e J é o momento de inércia da seção transversal e que  é a tensão máxima suportada pelo material da viga. Indique, nas opções abaixo quantas vezes maior pode ser o valor da carga P se a opção A for utilizada.

A figura a seguir mostra uma barra de seção circular sujeita a uma torção T e aos carregamentos P e F, conforme indicado. A força P é paralela ao eixo z e a força F está ao longo do eixo x. Sabendo que o segundo momento de área da seção circular é  em que d é o diâmetro da seção, julgue os itens a seguir, marque com F a(s) afirmativa(s) falsa(s) e com V a(s) verdadeira(s) e assinale a opção correta.

(    )  O princípio da superposição de carregamentos empregado na análise do estado de tensões  de um dado ponto da barra está baseado na hipótese de que o material se comporta dentro da região linear elástica.
(  )  Considerando que L = 8d e F = 16P, a tensão normal no ponto A é trativa e possui valor absoluto igual  a 
 (    )  As tensões cisalhantes no ponto A são devidas aos esforços torsores induzidos por T e aos esforços cortantes induzidos pelo carregamento P.
(  )  Se a barra estivesse sujeita apenas ao carregamento F, os critérios da máxima tensão normal e da máxima tensão cisalhante forneceriam os mesmos fatores de segurança para falha estática.

Durante o processo de montagem de uma viga metálica de seção transversal retangular, ocorreu um erro no alinhamento de suas extremidades. A configuração final da viga é ilustrada na figura abaixo. Na extremidade esquerda a viga é engastada e na extremidade direita a viga é rotulada.

Propriedades do material: O material tem Módulo de Young E e é linear, ou seja, a tensão varia linearmente como o deslocamento vertical  A constante de proporcionalidade k é dada por k = -M/J, em que M é o momento fletor na viga e  é o momento de inércia da seção transversal. A integração da linha elástica resulta em:

em que  é a reação no engaste e C₁ e C₂ são constantes de integração. O valor do momento no engaste em valor absoluto, resultante do referido erro de montagem é dada por:

A figura a seguir mostra um sistema de transmissão composto de motor, transmissões por correia e por engrenagens. As polias P1 e P2 possuem diâmetros de 70mm e 140mm, respectivamente. A engrenagem E1 possui 15 dentes e a engrenagem E2 possui 45 dentes. A engrenagem E4 possui um número de dentes igual ao dobro do número de dentes da engrenagem E3. As perdas na transmissão por correia, engrenagens e mancais conferem ao sistema um rendimento total de 80%. Sabendo que o motor que aciona a transmissão é de 1kW e gira a 1800 rpm, o torque no eixo de saída é:

Um gás perfeito é comprimido reversivelmente em um sistema cilindro pistão de 100 kPa para 200kPa. No estado inicial, o gás se encontra a uma temperatura de 600K. A compressão realiza-se segundo um processo politrópico com expoente n = 1/2. Considerando a constante de gás perfeito R = 2kJ/(kg K), o valor absoluto, por unidade de massa, do trabalho associado ao processo é igual a