UM BREVE HISTÓRICO DO ESTUDO DAS VIBRAÇÕES

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA MECÂNICA

Disciplina: Dinâmica das máquinas

Discente: ISAAC CARVALHO SILVA

UM BREVE HISTÓRICO DO ESTUDO DAS VIBRAÇÕES

Teresina 18/08/2020

A vibração é um assunto de estudo bastante antigo e já bastante estudado. Esse tão importante tópico foi primeiro investigado em instrumentos como apitos e tambores, pois esses possuem na vibração seu princípio essencial de funcionamento, tornando um problema a ser estudado, já que esses instrumentos foram utilizados inclusive como forma de comunicação. Com o estudo dos movimentos vibratórios, por cientistas como Pitágoras e Aristóteles, foi iniciada a criação da base para o desenvolvimento de vários outros instrumentos musicais, como instrumentos de percussão e de cordas, instrumentos mais complexos e refinados que os primeiros apitos e tambores.

Com o desenvolvimento dos estudos no campo das vibrações, outros instrumentos mais complexos e com aplicações específicas foram desenvolvidos, como o sismógrafo por Zhang Heng em 132 d.C., fabricado em formato de uma jarra de vinho em bronze fundido e com o princípio de funcionamento baseado em pêndulos com mecanismos de alavancas. Uma bola de bronze indicava com um som metálico a existência de terremoto, permitindo saber a hora e a direção em que o terremoto ocorreu.

Os estudos na área foram evoluindo ainda mais com cientistas como Galileo Galilei, que estudou e descreveu o comportamento de um pêndulo simples observando os movimentos pendulares de uma lâmpada em uma igreja de Pisa. Ele descreveu a dependência entre a frequência, vibração e o comprimento de um pêndulo simples, juntamente com o fenômeno da ressonância. Isaac Newton também contribuiu para o desenvolvimento desse campo, pois sua segunda lei é usada para derivar as equações de movimento de um corpo em vibração.

Com a base para o estudo das vibrações já criada, cientistas da era moderna puderam aperfeiçoar e restringir ainda mais esse campo. Em 1902, Frahm estudou a importância da vibração em projetos de hélices e em 1909 propôs o modelo de um absorvedor composto por um sistema massa-mola para eliminar vibrações. Aurel Stodola desenvolveu um método para analisar vigas vibratórias que também e aplicável a pás de turbinas. C. G. P. de Laval solucionou o problema de disco rotativo desbalanceado, usando uma vara de pescar de bambu como eixo para montar um rotor, notando que esse sistema não somente eliminava a vibração de um rotor desbalanceado, como também suportava altas velocidades.

Nas últimas décadas, com o advento de computadores, os problemas mais complexos de engenharia deixaram de ser analisados com modelos grosseiros com poucos graus de liberdade, e passaram a ser resolvidos por métodos numéricos, usando computadores como ferramentas. O desenvolvimento simultâneo do método do elemento finito possibilitou os engenheiros a usarem computadores digitais para realizar analises numericamente detalhadas de vibrações de sistemas mecânicos, veiculares e estruturais complexos que apresentam milhares de graus de liberdade.

A importância do estudo das vibrações é essencial em engenharia mecânica. O desbalanceamento em motores diesel, por exemplo, pode causar vibrações no solo de que criam desconforto ambiental em áreas populadas. As rodas de locomotivas podem sair dos trilhos devido a desbalanceamento. As estruturas projetadas para suportar máquinas pesadas também estão sujeitas a vibração. É possível que partes destas estruturas sofram fadiga devido a variação cíclica de tensões induzidas. A vibração também pode ocasionar ruído excessivo, o afrouxamento de parafusos, trepidação em processos de usinagem, influenciando no acabamento superficial. Outro exemplo da importância do estudo das vibrações é da ponte de Tacoma Narrows, nos Estados Unidos, inaugurada em julho, que colapsou totalmente quando entrou em ressonância induzida pelo vento.