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Dinâmica de corpos rígidos 1 Unidade 1: Cinemática planar de corpos rígidos Seção 1.1:Cinemática no plano *Grandezas escalares: Precisam de apenas uma unidade de grandeza para que sejam completamente descritas. Ex.:tempo (s);massa (kg) *Grandezas vetoriais: Precisam de magnitude (módulo), direção e sentido. Ex.: Velocidade(m/s) Sistemas de referências São usados para descrever equações de movimento de corpos rígidos ou partículas. Eles podem ser: Referenciais inerciais: comportam-se como corpos em equilíbrio estático, ou em equilíbrio cinético. Velocidade =0 Velocidade= cte Ex.:Carro com velocidade cte Parede e piso Sistema de coordenadas Referenciais não-inerciais: Movem-se com aceleração constante ou não. É um referencial que possui aceleração em relação a um referencial inercial. Ref. inercial Ref. Não inercial Conceituando... *Corpo rígido é aquele em que a distância entre as diferentes partículas que o compõem mantém-se invariável ao longo do tempo. Pode ser submetido a 3 tipos de movimentos: Translação: Retilínea(linhas paralelas) e curvilínea(linhas equidistantes) Rotação em eixo fixo: Todas as partículas rotacionam em torno de um eixo fixo( exceto aquelas que se encontram fixas ao eixo de rotação). Movimento geral no plano: Junção do movimento de translação com a rotação. Revisão: Produto vetorial O produto vetorial entre dois vetores P e Q é representado por : V= P x Q Onde: 1-A linha de ação contendo V é perpendicular ao plano que contém P e Q. 2- A intensidade do vetor V é dada por: V=PQsenϴ 3-Produto vetorial não é comutativo: P x Q= -(Q x P) 4- Produto vetorial de vetores unitários: Ex: Produto vetorial do vetores A(1,0,0) e B (0,0,1) Voltando à apostila... Transformação de Galileu (Movimento de translação) (x’,y’,z’,t)= (x-vt,y,z,t) x’=x – vt Vs’ =Vs -v Caso em que o referencial S’ está girando: Desenho será feito... R(t)= Ri+ Rj R(t)= R cos ϴi+Rsenϴj R(t)= R cos (ῳt)i+ R sen (ῳt)j derivada temporal: dR/dt= ῳ x R Exemplo do carrossel Fórmulas posição, velocidade e aceleração Translação Rotação em torno de um eixo Fórmulas velocidade e aceleração angular Análise do movimento de um ponto P Velocidade tangencial: Intensidade (v=ῳr) v= ῳ x rp v= ῳ x r (caso especial) Prod. Vet. Aceleração: Tangencial e normal, respectivamente: (intensidade) Esquematização do vetor posição, velocidade e aceleração normal Dicas: Quando dois corpos giram em contato a velocidade tangencial é igual; O vetor velocidade angular tem direção ῳk. Coordenadas polares (r, ϴ,z) Pag. 22 Errata: Vetor Rb=(-2,3,1) 10,817 m/s Um engenheiro precisa realizar análises sobre o movimento de um ponto B na extremidade de um corpo rígido, que possui sua posição com relação ao eixo de rotação descrita pelo vetor e sua velocidade angular descrita pelo vetor As unidades de grandeza do problema se encontram no Sistema Internacional (SI). Determinar o vetor velocidade (tangencial) do ponto B na extremidade do corpo rígido. (1,1,-1) Um engenheiro está fazendo um relatório sobre um dispositivo mecânico, na empresa em que trabalha, onde precisa calcular posição de um sensor. Em um determinado instante, o corpo rígido analisado possui as seguintes coordenadas cartesianas no plano cartesiano (x,y)=(3,4) ou seja, o vetor posição. Calcule a posição do sensor em coordenadas polares, considerando que as origens de ambos os sistemas de coordenadas coincidem. Selecione a alternativa que indica corretamente a posição calculada. Um engenheiro precisa analisar um braço mecânico, a pedido de seu chefe, para elaborar um relatório de segurança. Em determinado instante, o manipulador do braço mecânico possui as seguintes coordenadas cartesianas no espaço ou seja, o seu vetor posição. Para completar seu relatório, ele precisa indicar as posições do objeto em coordenadas cilíndricas, considerando que ambos os sistemas de coordenadas possuem a mesma origem e o mesmo eixo z. Calcule a posição do ponto em coordenadas cilíndricas, e selecione a alternativa que o indica corretamente. Seção 1.2:Análise do Movimento absoluto Referenciais absolutos...Analisar apenas os movimentos de translação em relação a um observador fixo ou de rotação em torno de um ponto fixo, o que resulta no movimento geral do corpo rígido para referenciais absolutos (estáticos). Lançamento oblíquo de um corpo rígido