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Estática e Dinâmica
Estática e dinâmica são duas áreas da mecânica dos sólidos e corpos rígidos. A estática estuda o comportamento de corpos imóveis, ou que estejam em velocidade constante, isto é, sem aceleração. Já a dinâmica, estuda o comportamento dos corpos em movimento, seja ele de translação (retilínea ou curvilínea), rotação ou em plano geral. A dinâmica estuda o movimento dos corpos, bem como o motivo de seus movimentos.
Nos estudos da estática e dinâmica, os corpos podem ser analisados como pontos materiais, ou seja, possuem massa, mas sua dimensão é desprezível. Ou são analisados como corpos rígidos, o qual é considerado como a combinação de um grande número de partículas, com distância fixa uma das outras tanto antes, quanto depois da aplicação de uma carga. Tudo o que a mecânica aborda é explicado a partir das três leis do movimento de Newton. Lei da inércia, leia da força, ∑▒F=m.a, e a lei da ação e reação.
Dentro da estática dos corpos, quando um ponto material ou um corpo rígido estão em repouso ou com velocidade constante, encontram-se em equilíbrio. No ponto material esta condição requer que todas as forças atuantes sobre o ponto, tenham resultante nula e como a aceleração é zero, a segunda lei de Newton pose ser reescrita como: ∑▒F=0. Já para um corpo rígido, além do somatório de forças ser nulo, uma condição a mais deve ser satisfeita para que este permaneça estático. A resultante de todos os momentos gerados por forças externas aplicados ao corpo, deve ser nula também, pois caso contrário o corpo sofrerá uma rotação, logo para satisfazer essa condição ∑▒M_R =0. Deve-se lembrar que pelo fato deste ser um corpo rígido, todas as forças internas geradas a partir das interações das moléculas, são em pares de ação e reação, logo suas resultantes são nulas.
Durante a análise de qualquer problema envolvendo tanto a estática quanto a dinâmica de partículas e corpos rígidos, é imprescindível a confecção do diagrama de corpo livre. No diagrama de corpo livre, todas as forças, momentos, cargas e solicitações são demonstradas. A solução de qualquer problema de mecânica dos sólidos está diretamente ligada a uma correta confecção do diagrama de corpo livre.
     A análise de estruturas e elementos constituintes de máquinas, em repouso, devem ser realizados por meio do conceito de corpos rígidos. As estruturas estáticas mais comuns de serem utilizadas são as treliças. Treliças são estruturas formadas por elementos relativamente delgados, ligados entre si pelas extremidades por meio de pinos, parafusos ou placas de reforços soldadas. As extremidades onde os elementos são conectados, chamam-se nós. Todas as cargas aplicadas à treliças ocorre em seus nós, por este motivo a propagação das forças no elemento ocorre de maneira normal a sua seção transversal, de forma a criar uma tensão normal no material.
Na análise de treliças, o maior interesse é o de se descobrir as tensões internas que o material está sendo solicitado. Utilizam-se dois métodos para se determinar essas tensões, o método dos nós, utilizado quando se deseja conhecer as tensões em todos os elementos da treliça e o método das seções, utilizado quando o interesse é o de definir a solicitação em apenas partes da treliça.
Todo corpo a qual uma carga está sendo aplicada em uma determinada área, gera uma reação proporcional a geometria desta. Este é o conceito de momento de inércia de área, o qual é a resistência que uma área exerce contra uma carga aplicada em sua direção. O momento de inércia pode ser calculado pela integral da distância do centro de gravidade do corpo elevada ao quadrado, multiplicada pela área do corpo. A distância do centro de gravidade é encontrado pela relação entre soma da distância do centro de gravidade de infinitas partículas multiplicadas pelo peso de cada partícula e divididas pelo peso total do corpo. Esta relação é válida desde que o corpo seja uniforme e o campo gravitacional não sofra nenhuma influência externa. Se o objeto for constituído de várias áreas, o momento de inércia pode ser encontrado pelo teorema dos eixos paralelos, no qual os momentos de inércia de todas as áreas são “transportadas” para um ponto comum. O momento de inércia varia com a área do objeto e também com o sentido de aplicação da carga.
Quando uma partícula ou um corpo apresenta uma aceleração resultante diferente de zero, as análise estáticas não são mais suficientes para descrever o mecanismo do corpo. Logo, a dinâmica, trata do movimento acelerado de um corpo. Dentro da dinâmica existem duas áreas de interesse, a cinemática, que trata somente dos aspectos geométricos do movimento e a cinética, que analisa as forças que causam o movimento. A cinemática é dividida em dois tipos principais de movimentos, retilíneo e curvilíneo. Na cinemática de uma trajetória retilínea, na maioria das vezes, procura-se especificar em instantes determinados, posição, velocidade e aceleração da partícula, onde a aceleração é dada pela variação da velocidade com o tempo, a=dv/dt, já a velocidade é dada pela variação do deslocamento pelo tempo, v=ds/dt.
Na cinemática curvilínea, a partícula descreve em seu movimento uma trajetória em forma de curva, a qual sempre poderá ser descrita por um raio de circunferência em um dado instante. Algumas vezes esse movimento curvilíneo pode ser “decomposto” em dois movimento retilíneos, como é o caso de lançamento de projéteis. Caso contrário duas componentes das aceleração resultante irão aparecer, são elas: a aceleração tangencial, na direção da velocidade do corpo e a aceleração normal ou centrípeta, a qual está sempre direcionada para o centro da curvatura.
A cinética trata de objetos que estavam inicialmente em repouso ou com velocidade constante e sofreram a ação de alguma força a qual desiquilibrou o sistema, causando uma aceleração do corpo. Neste ripo de problema o maior interesse, na maioria das vezes, é determinar a relação entre a força aplicada ao corpo e a aceleração desenvolvida por esse. Para realizar tal análise se faz o uso da segunda lei de Newton, ∑▒F=m.a. O movimento dos corpos também pode ser analisado pela variação de sua energia ou trabalho realizado, para isto, utiliza-se na maioria das vezes as leis da conservação da energia mecânica e da conservação da quantidade de movimento.
Ao se analisar a cinética de corpos rígidos, deve-se atentar para o tipo de movimento que este descreve. O movimento do corpo pode ocorrer em diferentes tipos, separados por ordem crescente de complexidade: movimento de translação, podendo ser retilíneo ou curvilíneo, movimento de rotação em torno de um eixo fixo, dentro ou fora do corpo e movimento em plano geral, sendo este uma combinação entre os dois outros movimentos.
Na dinâmica de corpos rígidos procura-se estabelecer a velocidade, posição e aceleração dos corpos em determinados instantes. Para tal análise diversos conceitos são aplicados, porém cada tipo de problema e situação deve ser analisado cuidadosamente para a correta interpretação. Uma das formas de análise desses movimentos é a decomposição dos movimentos de translação e rotação, e também a aplicação do conceito de centro instantâneo de velocidade nula, o qual analisa um corpo em plano geral em um dado instante infinitesimal, como tendo apenas o movimento de rotação, com este conceito muitas simplificações podem ser realizadas, o que facilita os cálculos dos problemas.


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