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METODOLOGIA DO TRABALHO CIENTÍFICO AS ENGENHARIAS E A ENGENHARIA MECÂNICA Prof. Emerson F. Jaguaribe.

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1 METODOLOGIA DO TRABALHO CIENTÍFICO AS ENGENHARIAS E A ENGENHARIA MECÂNICA Prof. Emerson F. Jaguaribe

2 ENGENHARIA ENGENHARIA: é a ciência (e uma profissão) que faz uso do conhecimento da matemática, de técnicas e da física, para criar, aperfeiçoar e implementar utilidades (máquinas, tipos de materiais, estruturas, equipamentos, aparelhos, sistemas ou dispositivos), e processos (químicos, industriais, farmacêuticos, etc.) com funções e objetivos práticos bem determinados.

3 ENGENHARIA Objetivos práticos: Seu emprego busca viabilizar a lei do menor esforço, o conforto, a economia de tempo, de percurso, de recursos financeiros e naturais, indispensáveis ao bem estar e ao progresso da sociedade. As bases da engenharia moderna foram desenvolvidas, ao longo do tempo, como fruto da necessidade do homem de superar suas limitações e dificuldades imediatas.

4 ENGENHARIA A roda, a polia, a alavanca, são exemplos de invenções fundamentadas nos princípios da engenharia. O termo engenharia, adveio do vocábulo engenheiro, que apareceu no século XVI, e significava aquele que construía, ou operava um engenho (máquina de guerra = catapulta). Mesmo hoje em dia, em inglês, o termo Engineer, além de significar engenheiro, expressa maquinista, ou seja, o condutor de trem, ou seja, o operador de trem.

5 ENGENHARIA O vocábulo engenho tem origem mais antiga. Vem do latim = ingenium = gênio (qualidade natural), sobretudo mental = criação inteligente. Com o passar do tempo, e com as criações inteligentes dominando a área de projetos e construções civis, surgiu o termo Engenharia Civil, para distinguir de projetos militares, que deram origem à Engenharia Militar.

6 ILUSTRAÇÕES A roda é considerada uma das seis máquinas mais simples empregada pelo homem. Provavelmente, inventada pelos povos da Mesopotâmia (Iraque) 4o4o milênio a. C. Transmite, amplificando, para o eixo de rotação a força e reduzindo a velocidade aplicada em seu perimetro. (O inverso também é verdadeiro). Originou-se na observação dos rolos (troncos de árvore), transformados, posteriormente, em discos. Reduz o contato, e, consequentemente, o esforço. A alavanca é outra máquina criada na antiguidade. Objeto rígido, que utiliza um ponto fixo (fulcro) para aumentar a força mecânica, fundamentando-se na Eq. (1) F 1.D 1 = F 2.D 2

7 ILUSTRAÇÕES Máquinas simples, como toda máquina, são aquelas capazes de alterar o sentido, ou a intensidade de uma força. Foi o filosófo Arquimedes, no século III, que conceituou as três primeiras máquinas simples: a alavanca a polia e o parafuso, que leva o seu nome. Outros filosófos adicionaram à lista: a engrenagem, a mola e a roda e eixo. Polias ou roldanas são objetos que servem para mudar o sentido e a direção de uma força. Polia Fixa. Polia móvel

8 O parafuso de Arquimedes, é conhecido, também, como sem fim. É formado pela combinação de um cilindro com um plano inclinado (ou cunha). Uma engrenagem é uma roda dentada que, em geral, opera aos pares, com os dentes de uma encaixando-se nos vazios da outra. O sistema mantém a razão das velocidades angulares e, dos torques, constante. Máquinas Simples

9 A velocidade angular,, é definida pela razão entre o deslocamento angular por unidade de tempo: = / t. Rodas acopladas a um mesmo eixo possuem mesma velocidade angular. As velocidades lineares são diretamente proporcionais aos raios. Assim: 1 = 2 = V 1 /r 1 = V 2 /r 2 ou V 1 /V 2 = r 1 / r 2 Máquinas Simples Para rodas acopladas por correias, as velocidades lineares dos pontos sobre a correia são iguais. Assim: V = V 1 = V 2

10 Consequentemente: 1 r 1 = 2 r 2, isto é: 1 / 2 = r 2 /r 1 Período: Caso a velocidade angular seja constante, os pontos sobre a roda descreverão um movimento circular e uniforme. Define-se, período, T, como o intervalo de tempo necessário para que cada ponto da roda realize uma volta completa. Máquinas Simples Denomina-se de frequência, f, o número de voltas completas efetuadas por um ponto da roda, na unidade de tempo. Assim, f = N/ t. Quando t =T, o número de voltas N = 1, e logo: f = 1/T. No sistema SI, t é medido em segundos e T em Hertz (1Hz = 60 rpm).

11 Molas: Corpos elásticos flexíveis usados no armazenamento de energia mecânica. Máquinas Simples

12 ILUSTRAÇÕES Aplicações do princípio da alavanca

13 ILUSTRAÇÕES Catapulta: máquina de guerra Tropas francesas usando uma catapulta para lançamento de granadas de mão na I Guerra Mundial ( )

14 ILUSTRAÇÕES Réplica de uma Catapulta usando o princípio de uma besta. Farol de Alexandria Ficheiro Histórico do ficheiro Páginas em que este ficheiro é usado Utilização global do ficheiro

15 ILUSTRAÇÕES Pirâmide Egípcia de Khaf-re. Vista da Acrópole de Atenas

16 ILUSTRAÇÕES Máquina de Heron, um dos exemplos da criação de um engenho mecânico primitivo. Modelo moderno da eolípila de Heron

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18 ENGENHARIA Foi no período do Renascimento (séculos XV e XVI) que a Engenharia Naval se destacou em Portugal. Apareceram, na época, novos tipos de navios, velozes e leves como a caravela, ou navios de carga – a nau redonda – que também servia à guerra, ou o galeão, navio com 4 mastros, usado no transporte de carga e na guerra (alguns com 40 canhões). O galeão foi muito utilizado entre os séculos XVI e XVIII.

19 ILUSTRAÇÕES Exemplo de um galeão espanhol Caravelas: Três e dois mastros Astrolábio: servia para medir a altura dos astros, visíveis acima do horizonte, para ajudar na localização em alto mar.

20 ILUSTRAÇÕES Princípio de funcionamento do astrolábrio. Máquina é todo mecanismo, ou um aparato natural, que realiza, ou ajuda na realização de um trabalho, fazendo uso de uma fonte de energia. Do ponto de vista da física, é todo e qualquer aparato que muda o sentido, ou a intensidade de uma força. Final do 2o dia: 24/05/2013


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