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