Capitulo 1 - Medidas Físicas Mecânica I DEMGi - Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão...
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Capitulo 1 - Medidas Físicas
Mecânica I
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Mecânica I
Sumário:
Sistema de unidades
Generalidades sobre Mecânica
Princípios fundamentais da Mecânica
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Mecânica I
Sistemas de Unidades
Grandeza: Tudo o que pode ser medido.
Equação de Definição (Grandezas Derivadas): Explica uma grandeza, em palavras,
em função de outras mais simples. Exemplo:
Tempo
DistânciaVelocidade
Grandezas Fundamentais: são grandezas do quotidiano, indefiníveis a partir de
outras grandezas. Usualmente são tomadas como:
Espaço (unidade: metro): região geométrica ocupada por corpos cujas posições são descritas por
medidas lineares e angulares, em relação a um sistema de coordenadas (normalmente cartesiano ou
polar).
Tempo (unidade: segundo): medida da sucessão de eventos. Além da posição no espaço, o instante
em que ocorre cada evento deve ser conhecido.
Massa (unidade: quilograma): medida da inércia de um corpo, ou seja, é a resistência à variação de
movimento.
S. I
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A escolha das grandezas fundamentais determinam qual o sistema de unidades utilizado:
Sistema de
Unidades
Grandezas fundamentais
M F L T
SI kg - m s
Sistema Técnico - kgf m S
Sistema Inglês - lb ft Sec
Força no S.I.: 1 N = 1 kg x 1 m/s2
Massa no S.T.: 1 kgf = ? x 1 m/s2
1 UTM (Unidade Técnica de Massa)
Massa no Sistema Inglês: 1 lb = ? x 1 ft/sec2
1 slug
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São as seguintes as grandezas de base e respectivas unidades no SI:
Unidades de base do Sistema Internacional SI
As variáveis características de um processo ou de um sistema são expressas por números que dependem das unidades utilizadas. As equações da Física, da Química, da Economia, etc., são relações entre números que representam certas grandezas.
Introdução
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Grandeza Unidade Símbolo
área metro quadrado m2
volume metro cúbico m3
velocidade metro por segundo m/s
aceleração metro por segundo quadrado m/s2
número de onda metro recíproco m-1
densidade quilograma por metro cúbico kg/m3
volume específico metro cúbico por quilograma m3/kg
concentração mol por metro cúbico mol/m3
Unidades SI derivadas simples em termos das unidades de base
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Unidades SI derivadas com nomes especiais
Grandeza Unidade Símbolo Expressão
força newton N kg m/s2
pressão, tensão pascal Pa N/m2
energia, trabalho joule J N m
potência, fluxo radiante watt W J/s
quantidade de electricidade coulomb C A s
potencial eléctrico volt V W/A
capacitância eléctrica farad F C/V
resistência eléctrica ohm V/A
condutância eléctrica siemens S A/V
fluxo magnético weber Wb V s
densidade de fluxo magnético tesla T Wb/m2
indutância henry H Wb/A
temperatura celsius grau celcius °C K
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Outras Unidades Derivadas do Sistema Internacional
Grandeza Unidade Expressão
aceleração angular radiano por segundo quadrado rad/s2
velocidade angular radiano por segundo rad/s
densidade de corrente ampere por metro quadrado A/m2
densidade de carga elétrica coulomb por metro quadrado C/m2
força do campo elétrico volt por metro V/m
densidade de energia joule por metro cúbico J/m3
entropia joule por kelvin J/K
força do campo magnético ampere por metro A/m
energia molar joule por mol J/mol
entropia molar joule por mol kelvin J/(mol K)
energia específica joule por quilograma J/kg
entropia específica joule por quilograma kelvin J/(kg K)
tensão superficial newton por metro N/m
condutividade térmica watt por metro kelvin W/(m K)
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Nome Símbolo Valor e Unidade
Aceleração da Gravidade g 9.80 m/s2
Constante Gravitacional G 6.67 E-11 m3/(s2*kg)
Constante de Planck h 6.626 E-32 J*s
Carga do Electrão q 1.60 E -19 C
Massa do Electrão me 9.11 E-31 kg
Aceleração da Gravidade g 9.80 m/s2
Constante Gravitacional G 6.67 E-11 m3/(s2*kg)
Constante de Planck h 6.626 E-32 J*s
Carga do Electrão q 1.60 E -19 C
Massa do Protão mp 1.67E-27 kg
Faraday F 96485.309 C/gmol
Raio de Bohr a0 0.0529 nm
Tabela de constantes
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Nome Símbolo Valor e Unidade
Número de Avogadro NA 6.022 E23 l/g
Boltzman k 1.38 E-23 J/K
Volume Molar Vm 22.41 l/gmol
Constante de Gás Universal R 8.314 J/(gmol*K)
Temperatura (CNTP) StdT 273.15 K
Pressão (CNTP) StdP 101.325 kPa
Stefan-Boktzmann 5.670 E-8 m/s
Velocidade da Luz c 299792458 m/s
Continuação: Tabela de constantes
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Nome Símbolo Valor Multiplicativo
Tera T 10+12
Giga G 10+9
Mega M 10+6
kilo k 10+3
mili m 10-3
micro µ 10-6
nano n 10-9
pico p 10-12
Tabela de prefixos
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Generalidades sobre Mecânica
Mecânica é o ramo das ciências físicas que se preocupa com as condições de repouso ou movimento de corpos sob a acção de forças.
Conceito
Mecânica dos Fluidos.
Mecânica dos Corpos Rígidos.
Mecânica dos Corpos Deformáveis.
Objectivo
Divisões
Estudo da acção de forças sobre corpos.
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Cálculo estrutural; Projecto de máquinas; Escoamento de fluidos; Comportamento molecular e atómico dos elementos; Instrumentação eléctrica, etc.
Aplicações
A Mecânica dos Corpos Rígidos
Divide-se em: Estática: Estudo dos corpos em repouso ou movendo-se em velocidade constante (corpos em equilíbrio).
Dinâmica: Estudo dos corpos em movimento acelerado. Divide-se em: i) Cinemática: estuda a geometria do movimento sem se
preocupar com suas causas; ii) Dinâmica: estuda o movimento relacionando-o com as suas
causas (forças aplicadas).
A estática é um caso particular (mais simples) da dinâmica (onde a aceleração é nula)
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Arquimedes (287-212 a.C.): Estudo do equilíbrio de alavancas (momento).
Galileu Galilei (1564-1642): Princípios do estudo da dinâmica (pêndulos e corpos em queda livre).
Isaac Newton (1642-1727): Leis fundamentais do movimento; Mecânica Newtoniana.
Euler; D’Alembert; Lagrange: Técnicas para aplicação das leis fundamentais.
Einstein (1879-1955): Teoria da relatividade: Mecânica Relativista. Contínuo espaço-temporal.
Desenvolvimento Histórico
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