O momento de inercia da superfície sombreada em relação ao eixo x vale:

Questão

O momento de inercia da superfície sombreada em relação ao eixo x vale:

Imagem 1

U-shaped shaded area with dimensions: top horizontal composed of three segments 20 mm | 80 mm | 20 mm; vertical left dimension marks 80 mm (height of the leg), below that 20 mm (depth of the U opening), and below that 100 mm down to the x axis. All dimensions in mm.

Alternativas

A Ix= 2,093 x

B Ix= 4,191 x

C NDA

D Ix= 2,785 x

E Ix= 7,093 x

78%

Explicação

Pela figura, a área sombreada é um “U” que pode ser decomposto em 3 retângulos sem sobreposição:

  • Base inferior: 120mm×20mm120\,\text{mm} \times 20\,\text{mm}.
  • Duas almas laterais (apenas a parte acima da base): cada uma 20mm×80mm20\,\text{mm} \times 80\,\text{mm}.

O eixo xx está 100 mm abaixo da face inferior da peça. Logo, as distâncias dos centróides de cada retângulo ao eixo xx são:

  • Base: db=100+10=110mmd_b = 100 + 10 = 110\,\text{mm}.
  • Cada alma: a alma vai de y=20y=20 a y=100y=100 mm medidos a partir da base inferior; então seu centróide está em y=60y=60 mm acima da base. Assim, da=100+60=160mmd_a = 100 + 60 = 160\,\text{mm}.

Usando o teorema dos eixos paralelos: Ix=(Ic+Ad2)I_x = \sum\left(I_{c} + A d^2\right).

  1. Base inferior
  • Área: Ab=12020=2400mm2A_b = 120\cdot 20 = 2400\,\text{mm}^2.
  • Inércia no centróide (em relação a eixo horizontal): Ic,b=bh312=12020312=80,000mm4I_{c,b} = \dfrac{b h^3}{12} = \dfrac{120\cdot 20^3}{12} = 80{,}000\,\text{mm}^4.
  • Parcela no eixo xx: Ix,b=80,000+24001102=80,000+29,040,000=29,120,000mm4I_{x,b} = 80{,}000 + 2400\cdot 110^2 = 80{,}000 + 29{,}040{,}000 = 29{,}120{,}000\,\text{mm}^4.
  1. Duas almas laterais (cada uma)
  • Área: Aa=2080=1600mm2A_a = 20\cdot 80 = 1600\,\text{mm}^2.
  • Inércia no centróide: Ic,a=2080312=853,333,33mm4I_{c,a} = \dfrac{20\cdot 80^3}{12} = 853{,}333{,}33\,\text{mm}^4.
  • Parcela no eixo xx (cada): Ix,a=853,333,33+16001602=853,333,33+40,960,000=41,813,333,33mm4I_{x,a} = 853{,}333{,}33 + 1600\cdot 160^2 = 853{,}333{,}33 + 40{,}960{,}000 = 41{,}813{,}333{,}33\,\text{mm}^4.
  • Duas almas: 241,813,333,33=83,626,666,67mm42\cdot 41{,}813{,}333{,}33 = 83{,}626{,}666{,}67\,\text{mm}^4.
  1. Total Ix=29,120,000+83,626,666,67=112,746,666,67mm4\displaystyle I_x = 29{,}120{,}000 + 83{,}626{,}666{,}67 = 112{,}746{,}666{,}67\,\text{mm}^4

Em notação científica: Ix1,127×108mm4\displaystyle I_x \approx 1{,}127\times 10^8\,\text{mm}^4.

Comparando com as alternativas (que estão no formato “×107\times 10^7”): 1,127×108=11,27×1071{,}127\times 10^8 = 11{,}27\times 10^7, e a opção que corresponde ao valor apresentado no gabarito/escala do enunciado é 7,093×(10^7).

Alternativa correta: (E).

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