QUÍMICAS E DINÂMICAS DE MECANISMOS

CINEMÁTICA E DINÂMICA DE MECANISMOS

Capitulo 1 - Introdução

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1. Introdução

1.1. Enquadramento

No que concerne à classificação da Mecânica a bibliografia não é consensual, no

entanto uma classificação abrangente é a apresentada na figura 1. A Mecânica pode dividir-se

em três grandes áreas das ciências Físicas: a Estática, a Cinemática e a Dinâmica.

A Estática é a ciência que estuda as leis de composição das forças e as condições de

equilíbrio dos corpos materiais submetidos à acção de forças e/ou momentos. O conhecimento

de tais condições permite estudar a estabilidade das estruturas. Na prática, a análise estática é

válida e aplicável quando as velocidades são constantes ou as acelerações são muito

pequenas. Para acelerações elevadas, a análise dinâmica é mais apropriada, uma vez que os

efeitos de inércia das massas em movimento têm uma importância preponderante nos esforços

totais envolvidos.

A Cinemática é a área da Mecânica que se ocupa das leis do movimento dos corpos

independentemente das causas que o provocam. Neste tipo de análise apenas se estudam os

aspectos puramente geométricos do movimento, não sendo considerados os esforços

envolvidos neste processo. Definir cinemáticamente um mecanismo ou formular a lei do

movimento de um corpo é estabelecer, para cada instante, a posição, a velocidade e a

aceleração, em relação a um referencial previamente escolhido.

Por outro lado, a cinemática serve de base à dinâmica, uma vez que o estabelecimento

das relações cinemáticas é necessário ao estudo do movimento dos corpos submetidos à acção

de forças. Foi por isso, que face às exigências da indústria, em particular a mecânica, em

constante desenvolvimento, a cinemática se tornou, na primeira metade do século XIX, num

ramo independente na mecânica. [13]

Na área de conhecimento da cinemática deve distinguir-se a análise cinemática (ou

cinemática directa) e a síntese cinemática (ou cinemática inversa). A análise cinemática

significa a determinação das características cinemáticas de um mecanismo, enquanto a síntese

cinemática consiste em determinar a configuração que um mecanismo deve ter de modo a

produzir um movimento com características previamente especificadas.

Por fim a Dinâmica dedica-se ao estudo da relação entre o movimento dos corpos e as

acções/causas que o provocam. Ao contrário da cinemática, na dinâmica, ao estudar-se o

movimento dos corpos, consideram-se não só os esforços que actuam sobre os corpos, mas

também a sua inércia/massa. A dinâmica permite prever o movimento causado por

determinadas acções ou vice-versa.

Capitulo 1 - Introdução

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Figura 1 - Divisão/Classificação da Mecânica. [adaptado 23]

O estudo dinâmico baseia-se em leis que generalizam resultados de inúmeras

experiências e observações feitas com o movimento dos corpos. Estas leis foram

sistematizadas e formuladas pela primeira vez por Newton na sua obra “Pincipia”, publicada

em 1687.

As leis de Newton podem enunciar-se da seguinte forma:

A primeira lei - lei da inércia - um corpo, sem qualquer influência exterior, permanece

no seu estado de repouso ou de movimento rectilíneo e uniforme, enquanto não for obrigado

a modificar esse estado pela acção de forças aplicadas.

A segunda lei - lei fundamental da dinâmica - a aceleração adquirida por um corpo é

directamente proporcional à intensidade da resultante das forças que actuam sobre o corpo,

tem direcção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa.

A terceira lei - lei da igualdade da acção e da reacção - estabelece que dois corpos

exercem um sobre o outro, forças de igual grandeza, com a mesma direcção mas de sentidos

opostos.

Capitulo 1 - Introdução

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Quando se projecta um sistema mecânico, ou quando se analisa um sistema já existente,

o problema pode dividir-se em duas partes distintas mas intimamente relacionadas:

- Em primeiro lugar, as dimensões de cada um dos componentes e a sua ligação devem

permitir que cada um tenha o seu próprio e determinado movimento;

- Em segundo lugar, cada um dos componentes deve ser capaz de resistir às solicitações

que sobre eles actuam. Por tudo isso, a cinemática e a dinâmica, que conjuntamente formam a

Mecânica Aplicada, desempenham um papel preponderante no estudo dos mecanismos e das

máquinas.

A Mecânica Aplicada (Teoria das Máquinas e dos Mecanismos) é, a ciência que tem

por objectivo estudar as leis que regem os movimentos em termos: