Apêndice B - Encontrando a máxima deflexão da viga estudada

Durante o estudo do método de Rayleigh-Ritz no Exemplo , no Capítulo , faz-se necessário ter valores para comparação. Com esse objetivo, pode-se determinar a máxima deflexão da viga a partir da solução analítica \(v(x)\) do problema, determinada no Exemplo da Seção do Capítulo , a partir de ,

\[ v(x) = \frac{q}{24EI} x^4 - \frac{ql}{12EI} x^3 + \frac{ql^3}{24EI} x \text{.} \]

Derivando , tem-se

\[ v'(x) = \frac{4q}{24EI}x^3 - \frac{3ql}{12EI}x^2 + \frac{ql^3}{24EI} \text{.} \]

Fazendo \(v'(x)=0\) é possível determinar os pontos de máximo e mínimo da função, donde

\[ \frac{4q}{24EI}x^3 - \frac{6ql}{24EI}x^2 + \frac{ql^3}{24EI} = 0 \]
\[ 4x^3 - 6lx^2 + l^3 = 0 \text{.} \]

A equação tem como uma de suas soluções o valor \(x_1=\dfrac{l}{2}\), pois

\[ 4\left (\frac{l}{2}\right )^3 - 6l\left ( \frac{l}{2}\right )^2+l^3=0 \text{,} \]
de onde, realizando uma divisão do polinômio de por \(x-\dfrac{l}{2}\) é possível determinar os outros extremos. Deste modo,
\[ 4x^3-6lx^2+l^3 = (x-\frac{l}{2})(4x^2-4lx-2l^2)=0 \text{,} \]
e, portanto, para a determinação dos outros extremos deve-se resolver a equação de segundo grau \(4x^2-4lx-2l^2=0\), que resulta em \(x_2=\dfrac{(1+\sqrt{3})}{2}l\) e \(x_3=\dfrac{(1-\sqrt{3})}{2}l\).

Fazendo o estudo de sinais de \(v'(x)\) resulta que \(x_1=\dfrac{l}{2}\) é ponto de máximo, enquanto que os demais são pontos de mínimo, logo, a máxima deflexão da viga acontece quando \(x=\dfrac{l}{2}\).

Calculando o valor da máxima deflexão,

\[ v\left (\frac{l}{2}\right )= \frac{q}{24EI} \left ( \frac{l}{2} \right )^4 - \frac{ql}{12EI} \left ( \frac{l}{2} \right )^3 + \frac{ql^3}{24EI}\left ( \frac{l}{2} \right ) \]
\[ v\left (\frac{l}{2}\right )= \frac{5ql^4}{384EI} \text{.} \]

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