Um diagrama de corpo livre (FBD) é um diagrama que mostra todas as forças que atuam em um objeto ou, mais especificamente, em um ponto específico de um objeto. É uma ferramenta útil em mecânica para compreender as diversas forças que atuam sobre um objeto e como elas interagem entre si.
Para desenhar um diagrama de força cortante e momento fletor, siga estas etapas:
1. Desenhe o diagrama de corpo livre da estrutura ou membro em consideração, mostrando todas as forças e reações externas que atuam sobre ela.
2. Corte a barra em uma seção conveniente, onde a força cortante e o momento fletor serão determinados.
3. Considere uma seção cortada de cada vez.
4. Para a seção de corte esquerda, suponha que a porção à esquerda do corte esteja em equilíbrio. Para a seção de corte direita, suponha que a porção à direita do corte esteja em equilíbrio.
5. Aplique as equações de equilíbrio a cada seção, tomando momentos em torno de um ponto conveniente (geralmente um dos apoios) para determinar as reações nos apoios.
6. Começando por uma extremidade, calcule a força cortante em cada seção somando todas as forças que atuam à esquerda (ou à direita) dessa seção.
7. Partindo da mesma extremidade, calcule o momento fletor em cada seção somando todos os momentos atuantes nessa seção.
8. Trace os valores da força cortante e do momento fletor ao longo do comprimento da barra para obter o diagrama de força cortante e o diagrama de momento fletor.
Aqui estão algumas dicas para desenhar diagramas de força cortante e momento fletor:
- Use uma convenção de sinais consistente para forças e momentos positivos e negativos.
- Identifique claramente todas as forças, reações e distâncias no diagrama.
- Tenha cuidado ao tomar momentos em torno de um ponto, garantindo que a distância perpendicular utilizada esteja correta.
- Verifique os resultados do equilíbrio para garantir que as reações calculadas estão corretas.
- Se a estrutura for simétrica, poderá ser possível simplificar os cálculos considerando apenas metade da estrutura.
Os diagramas de força cortante e momento fletor são ferramentas poderosas para visualizar as forças e tensões internas em uma estrutura ou membro e são essenciais para análise e projeto estrutural.