Lab Vibrações Vibração livre Harmonica

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Bacharelado em Engenharia Mecânica 
Vibração de Sistemas Mecânicos 
Prof. Eider Lúcio de Oliveira 
 
ATIVIDADE DE LABORATÓRIO 1 – VIBRAÇÃO LIVRE E COM EXCITAÇÃO HARMÔNICA 
 
 
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Objetivos 
1 – Estudar um sistema massa, mola e amortecedor (1 GDL) em vibração livre; 
2 – Estudar um sistema massa, mola e amortecedor (1 GDL) em vibração com uma 
excitação harmônica com amortecimento; 
3 – Realizar aquisição de dados (aceleração) de um sistema de 1 GDL em vibração livre; 
4 – Desenvolver metodologia para obter o sinal de deslocamento da massa; 
5 – Realizar aquisição de dados (aceleração) de um sistema de 1 GDL em vibração com 
uma excitação harmônica com amortecimento; 
6 – Montar o modelo experimental de um sistema de 1 GDL. 
 
Instrumentos 
1) Sistema massa, mola e amortecedor (1 GDL); 
2) Acelerômetro; 
3) Placa de Aquisição; 
4) Gerador de Sinais; 
5) Amplificador de Potência; 
6) Shaker. 
 
Aspectos Teóricos 
a) Pesquise sobre os seguintes conceitos associados a um sistema com 1 grau de 
liberdade: 
1) Vibração livre; 
2) Frequência natural e frequência natural amortecida; 
3) Amortecimento viscoso e histerético; 
4) Solução de um sistema de 1 GDL com amortecimento viscoso, oscilando livremente; 
5) Gráficos e comparações entre sistema superamortecido, amortecimento crítico e 
subamortecido; 
6) Revise a metodologia de como obter o sinal de deslocamento a partir do sinal de 
aceleração; 
7) Desenvolva a metodologia de como calcular a rigidez equivalente do sistema de 1 
GDL definido neste experimento; 
8) Decremento logaritmo; 
9) Vibração com força (excitação) harmônica; 
10) Solução de um sistema de 1 GDL com amortecimento viscoso com força (excitação) 
harmônica; 
 
Bacharelado em Engenharia Mecânica 
Vibração de Sistemas Mecânicos 
Prof. Eider Lúcio de Oliveira 
 
ATIVIDADE DE LABORATÓRIO 1 – VIBRAÇÃO LIVRE E COM EXCITAÇÃO HARMÔNICA 
 
 
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11) Gráficos e comparações do fator de amplificação para um sistema de 1 GDL com 
amortecimento viscoso com força (excitação) harmônica; 
 
Procedimento Experimental 
1) Monte a bancada experimental anotando as características de cada 
instrumento/componente: fabricante e número de série; 
2) Conecte o cabo do acelerômetro à placa de aquisição e o acelerômetro ao sistema com 
1 GDL; 
3) Aplique um deslocamento inicial ao sistema e o faça vibrar livremente; 
4) Faça a aquisições do sinal de aceleração no tempo e na frequência através da placa de 
aquisição; 
5) Meça todos os elementos do sistema: massa e dimensões das réguas; 
6) Aplique uma força harmônica com amplitude de 1,0 Volts pico a pico (Vpp) e frequência 
de 5 Hz e realize a aquisição do sinal de saída; 
7) Repita o passo anterior para frequências de 6, 7, 8, 9, 10, 15 e 20 Hz. 
 
 
Gráficos, Cálculos e Conclusões 
1) Considerando as dimensões e material das réguas, calcule a rigidez equivalente do 
sistema; 
2) Desenvolva um programa para cálculos de parâmetros e gráficos de aceleração, 
velocidade e deslocamento no domínio do tempo e frequência; 
3) Através dos resultados experimentais, determine a frequência natural do sistema; 
4) Através dos resultados experimentais, use o decremento logaritmo e obtenha a razão 
de amortecimento do sistema; 
5) Monte o modelo do sistema com massa, mola equivalente e amortecedor e desenvolva 
a comparação entre as soluções analítica e experimental do sistema vibrando 
livremente; 
6) Monte o modelo do sistema com massa, mola equivalente e amortecedor e desenvolva 
a comparação entre as soluções analítica e experimental do sistema com excitação 
harmônica vibrando para a frequência do sinal de entrada de 10Hz; 
7) Realize as comparações entre teoria e prática. 
 
Questões 
1) Por que é importante determinar a frequência natural de um sistema? 
2) Qual é o efeito de uma redução na massa sobre a frequência de um sistema? 
3) Qual é o efeito de uma redução na rigidez do sistema sob o período natural? 
 
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ATIVIDADE DE LABORATÓRIO 1 – VIBRAÇÃO LIVRE E COM EXCITAÇÃO HARMÔNICA 
 
 
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4) Por que a amplitude de vibração livre diminui gradativamente em sistemas práticos? 
5) O que é amortecimento crítico e qual sua importância? 
6) O que acontece com a energia dissipada por amortecimento? 
7) Explique por que uma força constante sobre a massa vibratória não provoca nenhum 
efeito na vibração em regime permanente. 
8) Defina fator de amplificação. 
9) Explique em termos físicos, por que o fator de amplificação é aproximadamente igual a 
1 para pequenos valores de r e é pequeno para grandes valores de r. 
 
 
Desenvolva um relatório com CAPA, OBJETIVOS, ASPECTO TEÓRICO, PROCEDIMENTO 
EXPERIMENTAL, RESULTADOS E CONCLUSÕES, QUESTÕES (Pergunta e Resposta), 
BIBLIOGRAFIA E ANEXOS (Programas Desenvolvidos, Dados/Características de 
Instrumentos). TRABALHO INDIVIDUAL. 
Data de entrega: 29/OUTUBRO/2019 
Bibliografia: RAO, Singiresu. Vibrações Mecânicas. 4ª edição. São Paulo: Pearson Prentice 
Hall.