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Vibração Livre de Sistema Amortecido a 1 Grau de Liberdade

Por:   •  9/3/2016  •  Trabalho acadêmico  •  935 Palavras (4 Páginas)  •  580 Visualizações

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Vibração Livre de Sistema Amortecido a 1 Grau de Liberdade

Na figura é representado um sistema mecânico que está inicialmente em repouso. Repentinamente, a massa sofre um impulso de um agente externo, que constitui basicamente da aplicação de uma força em um intervalo de tempo muito pequeno, a chamada Força Impulsivo. Imediatamente após a aplicação desse impulso, a massa começa a se movimentar livremente a partir de sua posição de equilíbrio com uma velocidade inicial de 0,10 m/s. Neste caso, entretanto, além desse impulso inicial, a massa passa a sofrer a ação simultânea e permanente de uma força de excitação dada por F(t)= 27 . sen 15t (SI).

Vamos determinar o movimento da massa ao longo do tempo, isto é, a função horária da posição u(t),

bem como a função horária da velocidade da massa v(t)= ů(t). São conhecidos:

• Peso da massa colocada na extremidade da viga P= 18 kgf

• A rigidez da viga na direção vertical dada por k= 8758 N/m

• A característica do amortecedor dada pela sua constante c = 130 N.s.m^-1

• A aceleração da gravidade g= 9,8 m/s²

                                         [pic 1]

u    = U   sen (ω t φ ) =  F 0     χ  sen (ω t φ ) =  F 0                          1                        sen (ω  t  φ )

p

F0   = 27 N[pic 2]

ω[pic 3]


k

e ω= 15 rad/s


k       (1  r 2 )2     + (2  ζ


 r ) 2  

r = ω    ω= 22 rad/s                     ζ= 0,164


  27                            1                        

n                                                                                                                          u p  =


 

8758                    2    2


  sen(15  t  φ )

2[pic 4]

      


+  2  0,164       

Assim, substituindo na equação anterior que fornece

Consultando uma tabela trigonométrica, teremos φ = 0,369 rad


 1

⎢⎣ 


 15

 22        


15

 

22   ⎥⎦

Vibração Forçada:[pic 5]


u p  = 0,0053 sen(15  t  0,369)

Vamos representar a solução geral do problema incluindo as duas parcela:

u(t) = eζ ωnt   A sen(ω[pic 6]

d


t + Ψ)+0,0053 sen(15t 0,369)

ωd    = 21,7rad / s[pic 7]

Substituindo os valores numéricos:

u(t ) = e 3,61t   A  sen(21,7  t + Ψ) + 0,0053  sen(15  t  0,369)[pic 8]

Condições iniciais t=0

u(t ) = A 3,61 e3,61t   sen(21,7  t +ψ )+ A e3,61t  21,7  cos(21,7  t +ψ )+ 0,005315 cos(15 t  0,369)[pic 9]

...

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