Mecânica Aplicada - Uma Abordagem Prática

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 ).