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

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

Grandeza: Tudo o que pode ser medido. DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I 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). S. I 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. 3

Grandezas fundamentais DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I A escolha das grandezas fundamentais determinam qual o sistema de unidades utilizado: Sistema de Unidades Grandezas fundamentais M F L T SI kg - m s Sistema Técnico kgf S Sistema Inglês lb ft Sec Força no S.I.: 1 N = 1 kg x 1 m/s2 Massa no Sistema Inglês: 1 lb = ? x 1 ft/sec2 1 slug Massa no S.T.: 1 kgf = ? x 1 m/s2 1 UTM (Unidade Técnica de Massa) 4

São as seguintes as grandezas de base e respectivas unidades no SI: DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Introdução 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. Unidades de base do Sistema Internacional SI São as seguintes as grandezas de base e respectivas unidades no SI: 5

Unidades SI derivadas simples em termos das unidades de base DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Unidades SI derivadas simples em termos das unidades de base Grandeza Unidade Símbolo área metro quadrado m2 volume metro cúbico m3 velocidade metro por segundo m/s aceleração metro por segundo quadrado m/s2 número de onda metro recíproco m-1 densidade quilograma por metro cúbico kg/m3 volume específico metro cúbico por quilograma m3/kg concentração mol por metro cúbico mol/m3 6

Unidades SI derivadas com nomes especiais DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Unidades SI derivadas com nomes especiais Grandeza Unidade Símbolo Expressão força newton N kg m/s2 pressão, tensão pascal Pa N/m2 energia, trabalho joule J N m potência, fluxo radiante watt W J/s quantidade de electricidade coulomb C A s potencial eléctrico volt V W/A capacitância eléctrica farad F C/V resistência eléctrica ohm     V/A condutância eléctrica siemens S A/V fluxo magnético weber Wb V s densidade de fluxo magnético tesla T Wb/m2 indutância henry H Wb/A temperatura celsius grau celcius °C K 7    

Outras Unidades Derivadas do Sistema Internacional DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Outras Unidades Derivadas do Sistema Internacional Grandeza Unidade Expressão aceleração angular radiano por segundo quadrado rad/s2 velocidade angular radiano por segundo rad/s densidade de corrente ampere por metro quadrado A/m2 densidade de carga elétrica coulomb por metro quadrado C/m2 força do campo elétrico volt por metro V/m densidade de energia joule por metro cúbico J/m3 entropia joule por kelvin J/K força do campo magnético ampere por metro A/m energia molar joule por mol J/mol entropia molar joule por mol kelvin J/(mol K) energia específica joule por quilograma J/kg entropia específica joule por quilograma kelvin J/(kg K) tensão superficial newton por metro N/m condutividade térmica watt por metro kelvin W/(m K) 8  

Tabela de constantes Nome Símbolo Valor e Unidade DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Tabela de constantes Nome Símbolo Valor e Unidade Aceleração da Gravidade g 9.80 m/s2 Constante Gravitacional G 6.67 E-11 m3/(s2*kg) Constante de Planck h 6.626 E-32 J*s Carga do Electrão q 1.60 E -19 C Massa do Electrão me 9.11 E-31 kg Massa do Protão mp 1.67E-27 kg Faraday F 96485.309 C/gmol Raio de Bohr a0 0.0529 nm 9

Continuação: Tabela de constantes DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Continuação: Tabela de constantes Nome Símbolo Valor e Unidade Número de Avogadro NA 6.022 E23 l/g Boltzman k 1.38 E-23 J/K Volume Molar Vm 22.41 l/gmol Constante de Gás Universal R 8.314 J/(gmol*K) Temperatura (CNTP) StdT 273.15 K Pressão (CNTP) StdP 101.325 kPa Stefan-Boktzmann s 5.670 E-8 m/s Velocidade da Luz c 299792458 m/s 10

Tabela de prefixos Nome Símbolo Valor Multiplicativo Tera T 10+12 Giga DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Tabela de prefixos Nome Símbolo Valor Multiplicativo Tera T 10+12 Giga G 10+9 Mega M 10+6 kilo k 10+3 mili m 10-3 micro µ 10-6 nano n 10-9 pico p 10-12 11

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

A Mecânica dos Corpos Rígidos DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Aplicações Cálculo estrutural; Projecto de máquinas; Escoamento de fluidos; Comportamento molecular e atómico dos elementos; Instrumentação eléctrica, etc. 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

Desenvolvimento Histórico DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Mecânica I Desenvolvimento Histórico Arquimedes (287-212 a.C.): Estudo do equilíbrio de alavancas (momento). Galileu Galilei (1564-1642): Princípios do estudo da dinâmica (pêndulos e corpos em queda livre). Isaac Newton (1642-1727): Leis fundamentais do movimento; Mecânica Newtoniana. Euler; D’Alembert; Lagrange: Técnicas para aplicação das leis fundamentais. Einstein (1879-1955): Teoria da relatividade: Mecânica Relativista. Contínuo espaço-temporal. 14