MECÂNICA APLICADA

Cuida do desenvolvimento, do projeto, da construção e da manutenção de máquinas e equipamentos. 

Introdução

A Mecânica é uma ciência física aplicada que trata dos estudos das forças e dos movimentos. A Mecânica descreve e prediz as condições de repouso ou movimento de corpos sob a ação de forças.

A finalidade da Mecânica é explicar e prever fenômenos físicos, fornecendo, assim, os fundamentos para as aplicações da Engenharia.

A Mecânica é subdividida em três grandes ramos: Mecânica dos Corpos Rígidos, Mecânica dos Corpos Deformáveis e Mecânica dos Fluídos, como indicado abaixo.

Mecânica dos Corpos Rígidos

É subdividida em Estática, Cinemática e Dinâmica.

A Estática se refere aos corpos em repouso e estuda as forças em equilíbrio, independentemente do movimento por elas produzido. Na Estática, os corpos analisados são considerados rígidos, consequentemente, os resultados obtidos independem das propriedades do material.

A Cinemática estuda os movimentos em si e as leis que os regem:

·      Movimento uniforme – móvel percorrendo espaços iguais em tempos iguais para

quaisquer trechos de trajetória;

·      Movimento uniformemente variado – a velocidade do móvel varia de valores iguais

em tempos iguais. Se houver crescimento da velocidade, o movimento será uniformemente acelerado; se houver decréscimo, o movimento será uniformemente retardado;

·      Movimentos de rotação.

 A Dinâmica estuda a relação entre o movimento e a causa que o produz (força).

Mecânica dos Corpos Deformáveis

As estruturas e as máquinas nunca são absolutamente rígidas, deformando-se sob a ação das cargas a que estão submetidas. Estas deformações são geralmente pequenas e não alteram apreciavelmente as condições de equilíbrio ou de movimento da estrutura considerada.

No entanto, essas deformações terão importância quando houver  riscos de ruptura do material. A Mecânica dos corpos deformáveis é estudada pela Resistência dos

Materiais, Mecânica dos Materiais ou Mecânica dos Sólidos, como também são conhecidas.

O estudo dos corpos deformáveis resume-se na determinação da resistência mecânica, da rigidez e da estabilidade de elementos estruturais.

Mecânica dos Fluídos

A Mecânica dos Fluídos é subdividida no estudo dos fluidos incompressíveis (líquidos) e fluidos compressíveis (gases). Uma importante subdivisão do estudo de fluidos incompressíveis é a hidráulica.

Conceitos Fundamentais

Os conceitos fundamentais da Mecânica baseiam-se na Mecânica Newtonia:

·      Espaço – o conceito de espaço é associado à noção de posição de um ponto material,

o qual pode ser definido por três comprimentos, medidos a partir de um certo ponto

de referência, ou de origem, segundo três direções dadas. Estes comprimentos são

conhecidos como as coordenadas do ponto;

·      Tempo – para se definir um evento não é suficiente definir sua posição no espaço. O

tempo ou instante em que o evento ocorre também deve ser dado;

·      Força – a força representa a ação de um corpo sobre outro; é a causa que tende a

produzir movimento ou a modificá-lo. A força é caracterizada pelo seu ponto de

aplicação, sua intensidade, direção e sentido; uma força é representada por um

vetor;

Sistema Internacional de Unidades

O Sistema Internacional de Unidades (SI) é subdividido em unidades básicas e unidades derivadas.

As unidades básicas são: metro (m), quilograma (kg) e segundo (s). As unidades derivadas são, entre outras, força, trabalho, pressão, etc.

As unidades do SI formam um sistema absoluto de unidades. Isto significa que as três unidades básicas escolhidas são independentes dos locais onde são feitas as medições.

A força é medida em Newton (N) que é definido como a força que imprime a aceleração de 1 m/s² à massa de 1 kg. A partir da equação  F = m.a (2ª Lei de Newton), escreve-se: 1 N = 1 kg × 1 m/s². 

As medidas estáticas de forças são efetuadas por meio de instrumentos chamados dinamômetros.

O peso de um corpo também é uma força e é expresso em Newton (N). Da equação P = m.g (3ª Lei de Newton ou Lei da Gravitação) segue-se que o peso de um corpo de massa 1 kg é = (1 kg) × (9,81 m/s²) = 9,81 N, onde g = 9,81m/s² é a aceleração da gravidade.

A pressão é medida no SI em Pascal (Pa) que é definido como a pressão exercida por uma força de 1 N uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1 m² quadrado de área, perpendicular à direção da força Pa = N/m². Pascal é também unidade de tensões normais (compressão ou tração) ou tensões tangenciais (cisalhamento).

Trigonometria

Para o estudo da Mecânica necessitam-se dos conceitos fundamentais da trigonometria.

A palavra trigonometria significa medida dos três ângulos de um triângulo e determina um ramo da matemática que estuda as relações entre as medidas dos lados e dos ângulos de um triângulo.

Triângulo Retângulo

No triângulo retângulo, os catetos são os lados que formam o ângulo de 90º. A hipotenusa é o lado oposto ao ângulo de 90º e é determinada pela relação:

hipotenusa² = cat. oposto² + cat. adjacente²

Relações Trigonométricas no Triângulo Retângulo

sen α = cat. oposto / hipotenusa.

cos α = cat. adjacente / hipotenusa.

tg α = cat. oposto / hipotenusa.

cosec α = 1 / sen α

sec α = 1 / cos α

cotg α = 1 / tg α

sen² α + cos² α = 1

Relações Trigonométricas num Triângulo Qualquer

Lei dos senos: razões entre o lado e o seno do ângulo oposto a esse lado.

Lei do cosseno: lado² = soma dos quadrados dos outros lados menos o produto desses lados multiplicado por 2 e pelo cosseno do lado que pretendo achar.

Alfabeto Grego

Os problemas usuais em engenharia são definidos por formulações matemáticas, as quais, usualmente, utilizam letras do alfabeto grego. É, pois, necessário, seu conhecimento para as práticas comuns da engenharia.

Nome	Símbolo Maiúsculo	Símbolo Minúsculo
Alfa	Α	α
Beta	Β	β
Gama	Γ	γ
Delta	∆	δ
Épsilon	Ε	ε
Zeta	Ζ	ζ
Eta	Η	η
Teta	Θ	θ
Iota	Ι	ι
Capa	Κ	κ
Lambda	Λ	λ
Mi	Μ	µ
Ni	Ν	ν
Csi	Ξ	ξ
Ômicron	Ο	ο
Pi	Π	π
Rô	Ρ	ρ
Sigma	Σ	σ
Thau	Τ	τ
Upsilon	Υ	υ

Chi	Χ	χ
Psi	Ψ	ψ
Omega	Ω	ω

Phi

Φ

ϕ

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Assista ao vídeo, superinteressante, sobre a resolução do problema da escada na estática dos corpos rígidos.

* Sobre a Engenharia Mecânica

O engenheiro mecânico desenvolve, projeta e supervisiona a produção de máquinas, equipamentos, veículos, sistemas de aquecimento e de refrigeração e ferramentas específicas da indústria mecânica. Calcula a quantidade necessária de matéria-prima, providencia moldes das peças que serão fabricadas, cria protótipos e testa os produtos obtidos. Organiza sistemas de armazenagem, supervisiona processos e define normas e procedimentos de segurança para a produção. Controla a qualidade, acompanhando e analisando testes de resistência, calibrando e conferindo medidas. Costuma trabalhar com engenheiros eletricistas, de materiais, de produção e de automação e controle, na montagem e automação de sistemas, na manutenção de aeronaves e na indústria de eletroeletrônicos. Pode dedicar-se à venda de máquinas e equipamentos.