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Capitulo 1 - Medidas Físicas Mecânica I DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I.

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1 Capitulo 1 - Medidas Físicas Mecânica I DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

2 Sumário: Sistema de unidades Generalidades sobre Mecânica Princípios fundamentais da Mecânica DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

3 Sistemas de Unidades Grandeza: Tudo o que pode ser medido. Equação de Definição (Grandezas Derivadas): Explica uma grandeza, em palavras, em função de outras mais simples. Exemplo: Grandezas Fundamentais: são grandezas do quotidiano, indefiníveis a partir de outras grandezas. Usualmente são tomadas como: Espaço (unidade: metro): região geométrica ocupada por corpos cujas posições são descritas por medidas lineares e angulares, em relação a um sistema de coordenadas (normalmente cartesiano ou polar). Tempo (unidade: segundo): medida da sucessão de eventos. Além da posição no espaço, o instante em que ocorre cada evento deve ser conhecido. Massa (unidade: quilograma): medida da inércia de um corpo, ou seja, é a resistência à variação de movimento. S. I 3 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

4 A escolha das grandezas fundamentais determinam qual o sistema de unidades utilizado: Sistema de Unidades Grandezas fundamentais MFLT SIkg-ms Sistema Técnico-kgfmS Sistema Inglês-lbftSec Força no S.I.: 1 N = 1 kg x 1 m/s 2 Massa no S.T.: 1 kgf = ? x 1 m/s 2 1 UTM (Unidade Técnica de Massa) Massa no Sistema Inglês: 1 lb = ? x 1 ft/sec 2 1 slug 4 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

5 São as seguintes as grandezas de base e respectivas unidades no SI: Unidades de base do Sistema Internacional SI As variáveis características de um processo ou de um sistema são expressas por números que dependem das unidades utilizadas. As equações da Física, da Química, da Economia, etc., são relações entre números que representam certas grandezas. Introdução 5 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

6 GrandezaUnidadeSímbolo áreametro quadradom2m2 volumemetro cúbicom3m3 velocidademetro por segundom/s aceleraçãometro por segundo quadradom/s 2 número de ondametro recíprocom -1 densidadequilograma por metro cúbicokg/m 3 volume específicometro cúbico por quilogramam 3 /kg concentraçãomol por metro cúbicomol/m 3 Unidades SI derivadas simples em termos das unidades de base 6 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

7 Unidades SI derivadas com nomes especiais GrandezaUnidadeSímboloExpressão forçanewtonNkg m/s 2 pressão, tensãopascalPaN/m 2 energia, trabalhojouleJN m potência, fluxo radiantewattWJ/s quantidade de electricidadecoulombCA s potencial eléctricovoltVW/A capacitância eléctricafaradFC/V resistência eléctricaohm V/A condutância eléctricasiemensSA/V fluxo magnéticoweberWbV s densidade de fluxo magnéticoteslaTWb/m 2 indutânciahenryHWb/A temperatura celsiusgrau celcius°C°CK 7 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

8 Outras Unidades Derivadas do Sistema Internacional GrandezaUnidadeExpressão aceleração angularradiano por segundo quadradorad/s 2 velocidade angularradiano por segundorad/s densidade de correnteampere por metro quadradoA/m 2 densidade de carga elétricacoulomb por metro quadradoC/m 2 força do campo elétricovolt por metroV/m densidade de energiajoule por metro cúbicoJ/m 3 entropiajoule por kelvinJ/K força do campo magnéticoampere por metroA/m energia molarjoule por molJ/mol entropia molarjoule por mol kelvinJ/(mol K) energia específicajoule por quilogramaJ/kg entropia específicajoule por quilograma kelvinJ/(kg K) tensão superficialnewton por metroN/m condutividade térmicawatt por metro kelvinW/(m K) 8 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

9 NomeSímboloValor e Unidade Aceleração da Gravidadeg9.80 m/s 2 Constante GravitacionalG6.67 E-11 m 3 /(s 2 *kg) Constante de Planckh6.626 E -32 J*s Carga do Electrãoq1.60 E -19 C Massa do Electrãomeme 9.11 E -31 kg Aceleração da Gravidadeg9.80 m/s 2 Constante GravitacionalG6.67 E -11 m 3 /(s 2 *kg) Constante de Planckh6.626 E -32 J*s Carga do Electrãoq1.60 E -19 C Massa do Protãompmp 1.67E -27 kg FaradayF C/gmol Raio de Bohra0a nm Tabela de constantes 9 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

10 NomeSímboloValor e Unidade Número de AvogadroNA6.022 E 23 l/g Boltzmank1.38 E -23 J/K Volume MolarVm22.41 l/gmol Constante de Gás UniversalR8.314 J/(gmol*K) Temperatura (CNTP)StdT K Pressão (CNTP)StdP kPa Stefan-Boktzmann E -8 m/s Velocidade da Luzc m/s Continuação: Tabela de constantes 10 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

11 NomeSímboloValor Multiplicativo TeraT GigaG10 +9 MegaM10 +6 kilok10 +3 milim10 -3 microµ10 -6 nanon10 -9 picop Tabela de prefixos 11 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

12 Generalidades sobre Mecânica Mecânica é o ramo das ciências físicas que se preocupa com as condições de repouso ou movimento de corpos sob a acção de forças. Conceito Mecânica dos Fluidos. Mecânica dos Corpos Rígidos. Mecânica dos Corpos Deformáveis. Objectivo Divisões Estudo da acção de forças sobre corpos. 12 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

13 Cálculo estrutural; Projecto de máquinas; Escoamento de fluidos; Comportamento molecular e atómico dos elementos; Instrumentação eléctrica, etc. Aplicações A Mecânica dos Corpos Rígidos Divide-se em: Estática: Estudo dos corpos em repouso ou movendo-se em velocidade constante (corpos em equilíbrio). Dinâmica: Estudo dos corpos em movimento acelerado. Divide-se em: i) Cinemática: estuda a geometria do movimento sem se preocupar com suas causas; ii) Dinâmica: estuda o movimento relacionando-o com as suas causas (forças aplicadas). A estática é um caso particular (mais simples) da dinâmica (onde a aceleração é nula) 13 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I

14 Arquimedes ( a.C.): Estudo do equilíbrio de alavancas (momento). Galileu Galilei ( ): Princípios do estudo da dinâmica (pêndulos e corpos em queda livre). Isaac Newton ( ): Leis fundamentais do movimento; Mecânica Newtoniana. Euler; DAlembert; Lagrange: Técnicas para aplicação das leis fundamentais. Einstein ( ): Teoria da relatividade: Mecânica Relativista. Contínuo espaço-temporal. Desenvolvimento Histórico 14 DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I


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