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Mecânica Aplicada - Uma Abordagem Prática

ISBN: 9789727579525

Autor: Fernando Antunes

Editora: LIDEL

Número de Páginas: 644

Idioma: Português

Data Edição: 2012

33,34 €37,05 €
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O Mundo em que nos inserimos tem uma importante vertente mecânica, envolvendo forças e movimento. Lidamos com essa vertente com a naturalidade com que respiramos, sem pensar. Um estudante ou profissional de engenharia deve, porém, saber explicar a mecânica dos fenómenos do dia a dia, e das inúmeras máquinas e estruturas desenvolvidas pelo Homem com os mais diversos objetivos.

Assim, Mecânica Aplicada - Uma Abordagem Prática procura dar resposta a essa necessidade, através de uma abordagem abrangente e estruturante da mecânica. Esta obra resultou da análise atenta da realidade, tendo sido escrita a partir da procura de explicação coerente dessa mesma realidade. É, pois, uma obra de caráter prático, profusamente ilustrada, baseada na análise de casos reais, e que está estruturada em seis partes fundamentais, a saber:

Conceitos fundamentais
Forças e diagrama de forças
Estática
Cinemática
Dinâmica
Introdução à ergonomia

Por fim, e de modo a poder consolidar os conhecimentos adquiridos ao longo da obra, cada capítulo contém exemplos de aplicação bem como numerosos exercícios propostos, integrando ainda um glossário atualizado com correspondência de termos em português europeu e português do Brasil.
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
1.1 - Enquadramento
1.2 - Objetivos
1.3 - Estrutura do livro

CAPÍTULO 2 - CONCEITOS FUNDAMENTAIS
2.1 - Introdução
2.2 - Tempo
2.2.1 - Tempo sideral
2.2.2 - Tempo absoluto
2.2.3 - Tempo relativo
2.2.4 - O princípio do tempo
2.2.5 - O sentido do tempo
2.3 - Espaço
2.3.1 - A posição no espaço: sistemas de coordenadas
2.3.2 - Velocidade e aceleração
2.4 - Matéria
2.4.1 - A distribuição da matéria pelo espaço
2.4.2 - Matéria escura
2.4.3 - A matéria na Terra
2.4.4 - A constituição da matéria (perspetiva microscópica)
2.4.5 - Interação entre a matéria
2.4.6 - A origem da matéria
2.4.7 - Entropia versus informação
2.5 - Radiação eletromagnética
2.6 - Energia
2.6.1 - Diferentes formas de energia
2.6.1.1 - Energia cinética
2.6.1.2 - Energia potencial
2.6.1.3 - Energia de radiação
2.6.2 - Teoremas de transferências de energia
2.6.3 - A gestão de energia pelo Homem
2.6.4 - Fontes de energia à superfície da Terra
2.7 - Pressupostos da mecânica aplicada

CAPÍTULO 3 - FORÇAS E DIAGRAMA DE FORÇAS
3.1 - Revisão dos conceitos de força e momento
3.1.1 - Força
3.1.2 - Momento
3.1.2.1 - Momento de uma força em relação a um eixo
3.1.2.2 - Momento de uma força em relação a um ponto
3.1.2.3 - Momento de um binário de forças
3.2 - Classificação das forças
3.3 - Caraterização das forças
3.3.1 - Força gravítica da Terra (peso)
3.3.1.1 - Direção e sentido
3.3.1.2 - Magnitude do peso
3.3.1.3 - Ponto de aplicação da força peso
3.3.2 - Forças exercidas por superfícies
3.3.2.1 - Força normal
3.3.2.2 - Atrito de escorregamento
3.3.2.3 - Resistência ao rolamento
3.3.2.4 - Aplicações de atrito: chumaceiras, correias, travões
3.3.3 - Forças exercidas por elementos flexíveis
3.3.3.1 - Cabos sujeitos ao peso próprio (catenária)3.3.3.2 - Cabos com cargas concentradas
3.3.4 - Forças exercidas por molas
3.3.4.1 - Molas lineares helicoidais
3.3.4.2 - Molas lineares à flexão
3.3.4.3 - Molas de torção helicoidais
3.3.4.4 - Molas de torção em espiral
3.3.5 - Forças exercidas por amortecedores
3.3.6 - Forças de pressão exercidas por fluidos em repouso
3.3.6.1 - Pressão atmosférica
3.3.6.2 - Pressão em líquidos
3.3.6.3 - Força de impulsão (Princípio de Arquimedes)
3.3.6.4 - Fluidos fechados e pressurizados (Lei de Pascal)
3.3.6.5 - Atuadores lineares (cilindros hidráulicos ou pneumáticos)
3.3.7 - Forças exercidas por fluidos em movimento
3.3.7.1 - Forças do vento
3.3.7.2 - Resistência aerodinâmica de hélices
3.3.7.3 - Forças do vento em veículos automóveis
3.3.7.4 - Forças do vento em estruturas fixas
3.3.7.5 - Forças exercidas por líquidos
3.3.8 - Momentos de motores de combustão interna
3.3.8.1 - Turborreatores
3.3.9 - Momentos de motores elétricos
3.3.10 - Momentos de motores hidráulicos
3.4 - Diagrama de forças
3.5 - Transferência e resultante de um sistema de forças
3.5.1 - Sistemas de forças equivalentes
3.5.2 - Casos particulares de redução de um sistema de forças
3.6 - Análise de mobilidade
3.6.1 - Coordenadas cartesianas independentes
3.6.2 - Constrangimentos
3.6.2.1 - Encastramento
3.6.2.2 - Junta de rotação
3.6.2.3 - Apoio móvel (ou junta mista)
3.6.2.4 - Apoio deslizante
3.6.3 - Mobilidade de mecanismos
3.7 - Exercícios propostos

CAPÍTULO 4 - ESTÁTICA
4.1 - Introdução
4.2 - Estática da partícula
4.3 - Estática do corpo rígido
4.3.1 - Corpo sujeito a duas forças
4.3.1.1 - Corpo suspenso por um fio
4.3.1.2 - Barras biarticuladas (ou tirantes)
4.3.1.3 - Corpos flutuantes
4.3.2 - Corpo sujeito a três forças
4.3.3 - Corpo sujeito a forças complanares
4.4 - Estruturas isostáticas
4.4.1 - Formulação matricial
4.4.2 - Estruturas em treliça
4.4.2.1 - Análise de treliças pelo método dos nós ou de cremona
4.4.2.2 - Análise de treliças pelo método das secções ou de Ritter
4.4.3 - Vigas
4.5 - Sistemas hipostáticos
4.5.1 - Análise de estabilidade
4.5.1.1 - Tombar
4.5.1.2 - Escorregar
4.5.1.3 - Autobloqueio por atrito
4.5.2 - Molas e contrapesos
4.5.3 - Máquinas simples
4.5.3.1 - Alavancas
4.5.3.2 - Roldanas
4.5.3.3 - Plano inclinado e fusos
4.5.3.4 - Cunhas
4.5.4 - Mecanismos multiplicadores de força
4.5.5 - Chassis das máquinas
4.6 - Abordagem numérica
4.7 - Exercícios propostos

CAPÍTULO 5 - CINEMÁTICA
5.1 - Introdução
5.2 - Cinemática da partícula
5.2.1 - Projéteis
5.2.2 - Movimento circular uniforme
5.3 - Cinemática do corpo rígido
5.3.1 - Movimento de translação segundo um eixo
5.3.2 - Movimento de rotação em torno de um eixo
5.3.3 - Movimento de translação espacial
5.3.4 - Movimento plano
5.3.4.1 - Centro instantâneo de rotação
5.3.4.2 - Rodas de veículos
5.3.4.3 - Teorema das projeções das velocidades
5.4 - Cinemática de mecanismos
5.4.1 - Acionamentos
5.4.1.1 - Motor elétrico (Acionamento rotativo)
5.4.1.2 - Cilindro (Acionamento linear)
5.4.2 - Transmissão por veio rígido
5.4.3 - Redutores
5.4.3.1 - Transmissões flexíveis (correia ou corrente)
5.4.3.2 - Engrenagem cilíndrica
5.4.3.3 - Engrenagem cónica
5.4.3.4 - Transmissão epicicloidal
5.4.3.5 - Transmissão fuso-roda helicoidal
5.4.3.6 - Considerações finais sobre redutores
5.4.4 - Variação de velocidade
5.4.4.1 - Variação mecânica
5.4.4.2 - Variação eletrónica
5.4.5 - Movimento de rotação unidirecional
5.4.6 - Movimento de rotação intermitente
5.4.7 - Transformar movimento de rotação em translação
5.4.7.1 - Transmissão fuso-cubo
5.4.7.2 - Transmissão por cabos, tambores e roldanas
5.4.7.3 - Manivela-tambor
5.4.7.4 - Pinhão-cremalheira
5.4.7.5 - Cames
5.4.7.6 - Mecanismo biela-manivela5.4.7.7 - Mecanismo de Scotch
5.4.8 - Mecanismo de retorno rápido
5.4.9 - Movimento de translação
5.4.9.1 - Barras em X
5.4.9.2 - Barras paralelas (paralelogramo articulado)
5.4.10 - Mecanismo de quatro barras
5.4.11 - Outros mecanismos
5.5 - Máquinas
5.5.1 - Abordagem concetual
5.5.1.1 - Relógios mecânicos
5.5.1.2 - Acionamento de veículos
5.5.1.3 - Máquinas constituídas por barras e cilindros
5.5.1.4 - Guinchos
5.5.1.5 - Transportadores
5.5.1.6 - Outras máquinas
5.5.2 - Abordagem analítica
5.5.2.1 - Análise seguindo o caminho do movimento
5.5.2.2 - Análise utilizando as definições
5.5.3 - Abordagem numérica
5.5.4 - Análise com vídeo
5.6 - Exercícios propostos
5.6.1 - Cinemática da partícula
5.6.2 - Cinemática do corpo rígido
5.6.3 - Mecanismos: redutores
5.6.4 - Transformar movimento de rotação em translação

CAPÍTULO 6 - DINÂMICA
6.1 - Introdução
6.2 - Inércia
6.2.1 - Inércia de translação
6.2.2 - Inércia de rotação
6.2.3 - Inércia equivalente de mecanismos
6.2.4 - Tensor de inércia
6.2.5 - Momento de inércia de área
6.3 - Dinâmica da partícula
6.3.1 - Integração numérica das equações de movimento
6.4 - Dinâmica de sistemas de partículas
6.4.1 - Teorema do movimento do centro de inércia
6.4.2 - Teorema da variação da quantidade de movimento
6.4.2.1 - Impacto
6.4.3 - Teorema da variação do momento angular
6.4.3.1 - Efeito giroscópico
6.5 - Dinâmica do corpo rígido
6.5.1 - Movimento de translação
6.5.1.1 - Queda de corpos na atmosfera terrestre
6.5.1.2 - Projéteis com resistência aerodinâmica
6.5.2 - Movimento de rotação em torno de um eixo
6.5.2.1 - Pêndulos
6.5.2.2 - Massas excêntricas
6.5.3 - Movimento plano
6.6 - Formulações energéticas
6.6.1 - Energia cinética
6.6.2 - Trabalho e potência
6.6.3 - Diagrama de forças ativas
6.6.4 - Teorema da energia cinética
6.6.5 - Energia potencial
6.6.6 - Teorema da energia mecânica
6.6.7 - Formulação de Lagrange
6.6.8 - Aplicação à estática
6.6.8.1 - Posição de equilíbrio de corpos sujeitos a forças conservativas
6.6.8.2 - Teorema dos trabalhos virtuais
6.7 - Vibrações
6.7.1 - Conceitos fundamentais
6.7.2 - Vibração livre não amortecida
6.7.2.1 - Pêndulo simples
6.7.3 - Vibração livre amortecida
6.7.4 - Vibração forçada sinusoidal
6.7.4.1 - Movimento da fundação
6.7.5 - Vibração forçada não sinusoidal
6.8 - Exercícios propostos
6.8.1 - Determinação da inércia
6.8.2 - Dinâmica de sistemas de partículas
6.8.3 - Dinâmica do corpo rígido
6.8.4 - Teorema da energia cinética
6.8.5 - Teorema da energia mecânica
6.8.6 - Posição de equilíbrio de mecanismos sujeitos a forças conservativas
6.8.7 - Princípio dos trabalhos virtuais
6.8.8 - Vibrações

CAPÍTULO 7 - INTRODUÇÃO À ERGONOMIA
7.2 - Antropometria
7.3 - Movimento
7.3.1 - Tempo de reação
7.4 - Forças
7.4.1 - Dedos
7.4.2 - Braço-mão
7.4.3 - Pernas
7.5 - Exercícios propostos
Fernando Antunes
Professor Auxiliar no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra (UC) desde 1990, lecionando a disciplina de Mecânica Aplicada desde 1993. Formação de base em Engenharia Mecânica (UC) e formação avançada em Modelação Numérica do Comportamento Mecânico de Materiais (Mestrado e Doutoramento, UC ).

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