Mecanica

ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Cinemática dos corpos rígidos.

Esta atividade é importante para que o grupo possa compreender sobre os aspectos da cinemática circular aplicada, principalmente das engrenagens de veículos automotores.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar sobre os diversos tipos de engrenagens utilizadas. Reunir fotos, imagens e esquemas que expliquem a funcionalidade de cada espécie de engrenagem. (Reservar o conteúdo obtido para finalizar o primeiro relatório que será solicitado na Etapa 2).

Figura 1- Tipo de Engrenagem. Disponível em:

<http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://static.hsw.com.br/gif/gear- worm.jpg&imgrefurl=http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens5.htm&h=432&w=400&sz=14&tbnid=pnWGPvzo9bMoE M:&tbnh=90&tbnw=83&prev=/search%3Fq%3Dengrenagens%26tbm>. Acesso em: 10 out. 2012.

Definição de engrenagens

Denomina-se engrenagem o elemento dotado de dentadura externa ou interna, cuja finalidade é transmitir movimento sem deslizamento e potência, multiplicando os esforços com a finalidade de gerar trabalho.

Tipos de engrenagens

As engrenagens não só apresentam tamanhos variados, mas também se diferenciam em formato e tipo de transmissão de movimento. Dessa forma, podemos classificar as engrenagens empregadas normalmente dentro dos seguintes tipos:

Cônicas

É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de intersecção é geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas tem formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e a direção da força, em baixas velocidades.

Retas

Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagens em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz.

Hipóides

As engrenagens hipóides são uma variedade de engrenagens que, ao contrário das cónicas, os seus eixos não se cruzam. São empregadas para transmitir movimento e cargas elevadas entre eixos que não se cruzam. Podem ser de diversos tipos de dentados espirais.

Helicoidais

Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas, por ser silenciosa devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada por mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90°).

Cremalheira

É uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilineo ou vice-versa.

Parafuso sem fim

Engrenagens sem-fim são usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo de engrenagem costuma ter reduções de 20:1, chegando até a números maiores do que 300:1. Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do lugar. Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos quais a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o motor não estiver funcionando.

Passo 2 (Equipe)

Buscar informações sobre as relações existentes das engrenagens, tais como, frequência, período ou frequência angular.

Polias e engrenagens: Movimento e frequência

Objetos móveis que executam movimento circular possuem uma propriedade denominada frequência. A frequência indica o número de vezes que o fenômeno se repete na unidade de tempo. Então, medidas usuais de frequência podem ser: voltas por segundo, rotações por minuto (rpm), etc.

No Sistema Internacional, a unidade é chamada de Hertz (Hz). Por exemplo, um motor elétrico que gira a 3.000 rpm teria a seguinte frequência:

f = 3000 rotações / 60 segundos = 50 Hz

Veja alguns dos inúmeros casos em que temos movimentos circulares envolvidos: motores de automóveis, brinquedos de parques de diversão, limpadores de para-brisas automotivos, discos, engrenagens, câmbios de bicicletas e de outros veículos, polias e correntes transmissoras de movimentos, esteiras mecanizadas, etc.

Período e Frequência

O tempo levado pela partícula para percorrer uma vez a sua trajetória é o

período (T) do movimento. O número de voltas dadas pela partícula na unidade de

tempo é a freqüência (f) do movimento. Assim:

T

1

f =

A unidade de frequência é chamada hertz e simbolizada por Hz: 1 Hz = 1 / s.

Exemplo

Para ter uma ideia mais concreta da veracidade da expressão acima, considere uma partícula em MCU (num dado referencial) que leva 4s para percorrer exatamente uma vez a circunferência que constitui a sua trajetória