ATIVIDADE 4 - PROJETO DE MECANISMO

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ATIVIDADE 4 - PROJETO DE MECANISMO
1 - Em muitos casos é necessário comparar o impacto de objetos de diferentes grandezas. Isso ocorre, por exemplo, ao tentar estudar as consequências de um acidente em diferentes velocidades ou de quanto estrago algo em alta velocidade pode causar ao se colidir com um obstáculo.
Imagine que, durante uma reportagem, um repórter deseja verificar se é possível quebrar um vidro com uma carta de baralho. Para isso, ele mostra que o vidro quebra se uma bolinha de gude de massa de 5 g colidir com o vidro a uma velocidade de 50 km/h. Então, para uma carta de 0,2 g, a velocidade a ser atingida para quebrar o vidro será de:
2 - Conhecer os princípios de momento e somatória de forças pode evitar algumas situações engraçadas. Essas situações ocorrem principalmente pela falta de uma análise prévia sobre os resultados gerados por uma configuração indevida de forças ou pela falta de análise de uma melhor forma de aplicar os esforços.
Considere então uma chave de boca como mostrada na figura a seguir, usada para soltar parafusos de rodas de carros e outros veículos. Cada braço da chave tem comprimento de 20 cm até o centro da chave, e todas as forças estão aplicadas nas extremidades.
Figura 4.3 - Figura referente ao exercício
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a figura representa uma chave para soltar parafusos de veículos, com o formato de uma cruz e com as quatro pontas de tamanho igual. No centro, existe a ferramenta com o encaixe para o parafuso a ser solto. Nos braços representados na horizontal estão aplicadas duas forças, F1 e F2, uma em cada extremidade da chave, com direção vertical e sentido para baixo, com F1 indicada como F1 e sem valor definido, e F2 valendo 250 newtons. Uma força F3 é indicada na extremidade superior da chave, com direção horizontal e sentido para a esquerda, valendo 100 newtons.
 
De acordo com as análises das forças aplicadas na figura, avalie as afirmações a seguir.
I. O módulo de F1 deverá ser de 150 N para que a chave se mantenha em equilíbrio, independentemente do torque necessário para soltar o parafuso.
II. O parafuso que se tenta soltar com essa configuração de forças sofre um esforço de cisalhamento na vertical.
III. Se o parafuso se solta apenas com um torque superior a 1000 Nm no sentido horário, a força F1 deverá necessariamente ser aplicada no sentido oposto ao apresentado na figura, com valor de 5000 N.
 
É correto o que se afirma em:
3 - Uma aplicação prática sobre o conceito de impulso é o ensaio de impacto de Charpy. Nele uma amostra de geometria definida é submetida a uma colisão que aplica à amostra uma energia conhecida que busca quebrá-la. De acordo com a quantidade de energia que resta após o experimento é possível verificar se o material é dúctil ou frágil, já que materiais duros consomem mais energia para quebrar, ao contrário dos materiais frágeis. A ideia é bater na amostra e ver quanto de energia ela consome durante a colisão com o equipamento de teste.
Dentro dos conceitos de momento e impulso, e do descrito para o teste de Charpy, assinale a alternativa correta.
4 - Por mais que pareça inofensiva, a pressão de um gás ou líquido pode causar sérios problemas, em especial nos casos em que o reservatório não suporta a pressão aplicada nas paredes, que pode provocar desde deformação a uma falha catastrófica.
Considere a construção de um tanque esférico de armazenamento de 45 l de gás de cozinha, com 22 cm de raio. Para que ele se mantenha em um estado bifásico (gás + líquido), ele deve ser armazenado com pressão mínima de 686 KPa. Se o material a ser utilizado possui tensão de cisalhamento de 50 Mpa, a espessura do tanque deverá ser de:
5 - Ao construir tanques de armazenamento de gases é importante escolher um material que suporte uma tensão mínima aplicando a quantidade mínima de matéria-prima. Ou seja, tanques resistentes com paredes finas. Então é papel do projetista definir o material a ser aplicado de acordo com as características construtivas desejadas.
Na construção de um tanque esférico de raio interno de 100 cm que deve comportar um gás com pressão de 1200 KPa e ter espessura de parede inferior a 5 mm, a tensão que o material escolhido deve comportar é de:
6 - Ao avaliar diferentes sistemas eletromecânicos, como motores elétricos, pode-se projetar suas características construtivas e funcionais e depois validá-los por meio de ensaios laboratoriais. Nos ensaios, cria-se um modelo matemático no qual os resultados de diferentes experimentos são inseridos, retornando os dados de interesse.
Considere uma montagem na qual um motor elétrico é alimentado com uma potência P e é conectado a uma carga C mediante seu eixo. Como resultado dos experimentos é avaliado o torque T do motor. O experimento tem como modelo uma expressão: aP + bC = T, onde a e b são constantes a serem determinadas. Se ao longo dos experimentos for obtido o sistema a seguir, assinale a alternativa que indica os valores de a e b.
7 - Um corpo rígido submetido a um conjunto de esforços externos pode ser resumido a um sistema onde é aplicada uma força resultante que promove a tendência ao movimento de translação e outro de torque sobre o centro de gravidade. Essa forma de representação facilita os cálculos, sem perder a generalidade do problema.
Em um corpo cilíndrico de raio de 5 cm submetido às forças, como mostrado na figura a seguir, assinale a alternativa que apresenta corretamente os componentes de força e torque com relação ao centro de gravidade.
Figura 4.1 - Corpo rígido submetido a forças externas referente ao exercício
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a figura consiste num plano cartesiano x e y com um círculo centrado no ponto central do plano cartesiano, com duas forças, F1 e F2, de módulo 1 newton aplicadas na superfície do círculo horizontalmente sobre o eixo x e outra onde o círculo se encontra no eixo y. Outra força vertical, F3, de módulo 1 newton, é aplicada no ponto onde o círculo toca no eixo x.
8 - Ao analisar as condições de equilíbrio de um corpo rígido (se ele está parado ou com velocidades constantes) é importante verificar se ele ocorre tanto no sentido de rotação quanto de translação. Isso porque, conforme a configuração das forças aplicadas, um ou outro equilíbrio não será atingido.
Uma barra rígida de massa desprezível é submetida a um conjunto de forças Fa, F1, F2 e F3, conforme figura a seguir. Para que a barra esteja em total equilíbrio, as forças F1 e Fa deverão ser, respectivamente:
4.2 - Figura referente ao exercício
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a figura representa uma barra horizontal de forma retangular apoiada sobre uma base triangular de cor. Na barra estão aplicadas quatro forças verticais, nomeadas de Fa, F1, F2 e F3. A força Fa está localizada na base de apoio da barra, com sentido para cima, enquanto a força F1, com sentido para baixo, está localizada à esquerda de Fa e distante de 0,5 m. A F2 vale 1 newton e está localizada à direita de Fa, distante 1 m dela, e aponta para baixo. A F3 vale 10 newton e está localizada à direita de Fa, distante 2 m de F2, e aponta para baixo.
9 - Ao aplicar um conjunto de forças em um corpo rígido qualquer, pode-se promover os movimentos de rotação e translação desse corpo. Como esses movimentos ocorrerão será resultado, além da distribuição de massa do corpo, das posições de aplicação dessas forças, bem como das direções e dos sentidos delas.
Dentro das possibilidades de resultados na aplicação das forças em um corpo rígido, analise as afirmativas a seguir:
I. É possível que ocorra movimento de rotação, mas sem que haja movimento de translação.
II. Ao submeter um corpo rígido a um conjunto de forças, sempre haverá como resultado algum tipo de movimento.
III. Quanto mais distante do centro de gravidade uma força for aplicada, maior será sua influência no movimento de translação de um corpo.
IV. Um conjunto de forças nulo significa que o corpo não tem movimento de translação.
É correto o que se afirma em:
10 - Existem diferentes resultadosque podem ser obtidos ao aplicar uma força em um corpo rígido, entre elas a torção e a flexão do corpo. Essas diferentes respostas se dão por conta do ponto de aplicação dessa força. Por esse motivo, ao avaliar os esforços em uma estrutura, deve-se verificar se ela irá torcer ou dobrar.
Diante do apontado acima, avalie as duas asserções a seguir.
I. O efeito de torção é obtido quando se aplica uma força não colinear ao centro de gravidade do corpo.
PORQUE:
II. A aplicação de uma força perpendicular ao plano transversal de um cabo provoca a torção dele ao longo de seu comprimento.
Assinale a alternativa que indica corretamente as asserções e a relação entre elas.
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