GRAU DA LIBERDADE

1 GRAU DE LIBERDADE

2 GRAUS DE LIBERDADE

3 GRAUS DE LIBERDADE

PASSO 2

Os sistemas vibratórios podem ser agrupados em discretos e contínuos. Os Sistemas discretos são aqueles que podem ser subdivididos em partes de forma que cada uma delas possua um determinado número de graus de liberdade, levando a um número finito de graus de liberdade do sistema global, sendo também chamados de sistemas com parâmetros concentrados. Os sistemas contínuos não podem ser divididos, possuindo um número infinito de graus de liberdade sendo também conhecidos como sistemas com parâmetros distribuídos.

PASSO 3

Para que o movimento vibratório de um sistema seja perfeitamente descrito (posição, velocidade, aceleração) torna-se necessário que se escolha um sistema de coordenadas. Então, em relação a este sistema de referência, escolhido de forma arbitrária, o número mínimo de coordenadas independentes necessárias para descrever completamente o movimento de todas as partes que compõem o sistema vibratório é denominado de Graus de Liberdade.

As propriedades mais importantes dos sistemas mecânicos sob o aspecto da vibração são a elasticidade, a inércia e o amortecimento. Isso porque a vibração é, em essência, um processo de troca de energia mecânica, nas formas de energia cinética (associada à velocidade) e energia potencial (associada à deformação e à gravidade). A elasticidade é uma característica que se relaciona com a capacidade do sistema de armazenar energia potencial elástica. A inércia, por sua vez, se liga à capacidade de armazenamento de energia cinética e, também, energia potencial gravitacional. O amortecimento, finalmente, provoca as perdas de energia em função das resistências passivas provocadas pelo atrito. Resumindo, em um sistema vibratório de parâmetros concentrados podemos classificar os elementos que o compõem segundo a forma com que manipulam a energia mecânica:

• massas ou inércias: armazenam energia potencial gravitacional (associada à posição) e energia cinética (associada à velocidade), sendo que esta última pode ser de translação e/ou de rotação; em muitos casos a energia potencial gravitacional pode ser desprezada em comparação com a energia cinética;

• molas: armazenam energia potencial elástica, associada à deformação elástica que o corpo sofre;

• amortecedores: dissipam energia mecânica sob forma de calor e/ou som.

A vibração de um sistema envolve a conversão de energia potencial em energia cinética e vice-versa. Se o sistema for amortecido, alguma energia é dissipada em cada ciclo de vibração, a qual deve ser reposta por uma fonte externa se um estado de vibração permanente deva ser mantido.

ETAPA 4

PASSO 1

A IMPORTÂNCIA E O PROJETOS MECÂNICOS SUJEITOS A VIBRAÇÕES

A maioria das atividades humanas envolve alguma forma de vibração. Nós

ouvimos porque o tímpano vibra, nós vemos porque ondas luminosas se propagam. A

respiração está associada à vibração dos pulmões, os batimentos cardíacos são movimentos vibratórios do coração, a fala se fundamenta na vibração das cordas vocais e os movimentos humanos envolvem oscilações de braços e pernas. Em muitos outros campos da atividade humana, fenômenos apresentam variáveis cujo comportamento é oscilatório (economia, biologia, química, física, etc.). No campo tecnológico, as aplicações de vibrações na engenharia são de grande importância nos tempos atuais. Projetos de máquinas, fundações, estruturas, motores, turbinas, sistemas de controle, e outros, exigem que questões relacionadas a vibrações sejam levadas em conta.

Os primeiros estudos de vibrações em engenharia foram motivados pelo problema de balanceamento em motores. O desbalanceamento pode ser tanto devido a problemas de projeto como fabricação e manutenção. As rodas de locomotivas podem sair até um centímetro dos trilhos devido a desbalanceamento. As estruturas projetadas para suportar máquinas centrífugas pesadas (motores, turbinas, bombas, compressores, etc.) também estão sujeitas à vibração. A vibração também causa desgaste mais rápido de mancais e engrenagens provocando ruído excessivo e nos processos de usinagem pode causar trepidação, conduzindo a um pobre acabamento superficial, por exemplo.

Sempre que a frequência natural de vibração de uma máquina ou estrutura

coincide com a frequência da força externa atuante, ocorre um fenômeno conhecido como ressonância, que leva a grandes deformações e falhas mecânicas.

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