27.6 : Carregamento de Impacto em uma Viga Cantilever

A análise de uma viga cantilever com seção transversal circular submetida a carga de impacto em sua extremidade livre ilustra a conversão da energia potencial de um objeto em queda para energia cinética, que é então absorvida pela viga como energia de deformação. Este processo é crucial para a compreensão de como os materiais se comportam sob cargas dinâmicas, o que é importante em áreas como construção e aeroespacial.

Quando um objeto é largado na extremidade livre de um cantilever, sua energia potencial devido à gravidade é transformada em energia cinética no ponto de impacto. Essa energia faz com que a viga se dobre, criando um momento fletor que varia ao longo do comprimento do cantilever. A energia de deformação, que é a energia armazenada devido a esta flexão, atinge o seu máximo na extremidade fixa da viga. A integração da energia de deformação através da viga ajuda a avaliar a carga máxima que a viga pode suportar antes da ruptura.

Esta carga máxima é crítica para determinar a tensão máxima sofrida pela viga. A tensão depende tanto da carga máxima quanto das propriedades geométricas da viga, especificamente do momento de inércia, que envolve seu raio para uma seção circular.

Em última análise, compreender a tensão máxima em termos do módulo de elasticidade do material e da energia de deformação desenvolvida é essencial para projetar estruturas que sejam capazes de suportar cargas dinâmicas inesperadas sem falhar.