atps eng mecanica 6 mecanica aplicada

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia Mecânica

6ª Série Mecânica Aplicada

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensino-

aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de atividades programadas e

supervisionadas e que tem por objetivos:

� Favorecer a aprendizagem.

� Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz.

� Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

� Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

� Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

� Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

� Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

relativos à profissão.

� Direcionar o estudante para a emancipação intelectual.

Para atingir estes objetivos, as atividades foram organizadas na forma de um

desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das

competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Ismael Freire Bastos

Centro Universitário de Santo André

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Engenharia Mecânica – 6ª Série – Mecânica Aplicada


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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir. � Identificar, formular e resolver problemas de Engenharia. � Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e técnicas. � Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica. � Atuar em equipes multidisciplinares.

DESAFIO

Serão aplicados nas etapas a seguir os conceitos de mecanismos articulados, análise de engrenagens com relação aos esforços e vibrações mecânicas, os quais são as bases de uma boa compreensão para projetos e fabricação.

Na seqüência serão utilizados os conceitos de balanceamento estáticos de eixos e rotores, para embasar e solidificar os conhecimentos adquiridos pelo aluno através da aplicação prática dos tópicos iniciais da disciplina Mecânica Aplicada.

A equipe formada por alunos deverá elaborar e entregar ao professor um conjunto de relatórios técnicos com o conteúdo trabalhado em cada etapa do desafio.

Objetivo do desafio

O desafio desta ATPS terá como objetivo integrar o aluno na área de Mecânica Aplicada, que serão desenvolvidas durante o semestre letivo.

Produção Acadêmica • Relatórios parciais com o conteúdo trabalhado em cada etapa do desafio.

Participação Para a elaboração dessa atividade, os alunos deverão previamente organizar-se em

equipes com o número de alunos definido pelo professor da disciplina. Essas equipes serão mantidas durante todas as etapas.

Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as normas

da ABNT1, com o seguinte padrão: • em papel branco, formato A4; • com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; • fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta;

1 Consultar o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:

<http://www.unianhanguera.edu.br/anhanguera/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.



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• espaçamento de 1,5 entre linhas; • se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com um

recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; • com capa, contendo:

• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; • nome e RA de cada participante; • título da atividade; • nome do professor da disciplina; • cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

ETAPA 1 (tempo para realização: 4 horas)

� Aula-tema: Cinemática dos corpos rígidos.

Esta atividade é importante para você obtenha o conhecimento necessário para a aplicação das equações de cinemática vetorial.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Faça uma pesquisa sobre os conceitos desta etapa na biblioteca utilizando o livro Mecânica Dinâmica – HIBBELER, R. C. 8ª ed. Rio de Janeiro: Editora S.A, 2000. Pesquise também na bibliografia complementar Mecânica Aplicada às Máquinas – MUCHERONI, M. F., São Carlos: Editora da EESC, 1997.

Passo 2 (Equipe)

Faça a leitura do documento apresentado no link sugerido a seguir e compare com os passos 1 a 4 desta etapa.

Sites sugeridos para pesquisa • Modelagem e Simulação Computacional de Mecanismos. 2005. Disponível em:

<http://www.dem.feis.unesp.br/cdrom_creem2005/pdf/trabalhos_completos/ee08.pdf>. Acesso em: 09 mai. 2011.

• Cinemática I-10. Disponível em: <http://www.mspc.eng.br/mecn/cin_110.shtml>. Acesso em: 09 mai. 2011. Cada componente do grupo deve apresentar um relatório detalhado de cada item do passo descrito a seguir.

Passo 3 (Equipe)

Faça as atividades descritas a seguir. 1. Esquematize o vetor velocidade; 2. Esquematize o vetor aceleração; 3. Faça a equação da velocidade;



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4. Aplique a equação da aceleração; 5. Considere a manivela AB apresentada na figura 1 a seguir que gira com velocidade angular

constante ω = 160 rad/s e determine a velocidade do pistão P no instante em que θ = 30°.

Figura 1 – Manivela AB

Passo 4 (Equipe)

Elabore um relatório detalhado com as informações trabalhadas nos passos desta etapa e apresente ao professor.


� Aula-tema: Mecanismos. Mecanismos: engrenagens. Mecanismos: roda dentada.

Esta atividade é importante para que você obtenha o conhecimento necessário para a aplicação das equações de cinemática vetorial.


PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquise os conceitos desta etapa na biblioteca utilizando o livro Mecânica Dinâmica – HIBBELER, R. C. 8ª ed. Rio de Janeiro: Editora S.A, 2000. Pesquise também na bibliografia complementar o livro Mecânica Aplicada às Máquinas – MUCHERONI, M. F., São Carlos: Editora da EESC, 1997.

Passo 2 (Aluno)


Site sugerido para pesquisa Elementos de Máquinas & Sistemas Mecânicos. Disponível em: <http://www.fem.unicamp.br/~lafer/em718/arquivos/Engrenagens_Helicoidais.pdf>. Acesso em: 09 mai. 2011.



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Passo 3 (Equipe)

Faça as atividades apresentadas a seguir. 1. Esquematize o vetor velocidade e aceleração; 2. Esquematize o vetor das forças radiais e tangenciais; 3. Aplique a equação da velocidade; 4. Aplique a equação da aceleração. 5. Considere que as engrenagens ilustradas A e B (figura 2) têm, respectivamente, raios 0,28 m e

0,36 m e apresentam eixos fixos. A haste CD é acionada pela engrenagem B através da articulação C e o anel D desliza encaixado ao eixo horizontal fixo. A engrenagem A gira com

velocidade angular ω = 5 rad/s, no sentido horário. Considere também um ângulo de

pressão θ = 20° e determine: a) as velocidades angulares da engrenagem B e da haste C; b) a aceleração do ponto C; c) a aceleração do ponto D; d) as forças; radial e tangencial da engrenagem B.

Figura 2 – Engrenagens A e B

Passo 4 (Equipe)



� Aula-tema: Mecanismos: roda dentada. Trens de engrenagens.

Esta atividade é importante para que você obtenha o conhecimento necessário para a aplicação das equações de vibração mecânica.




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PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquise os conceitos desta etapa na biblioteca utilizando o livro Mecânica Dinâmica – HIBBELER, R. C. 8ª ed. Rio de Janeiro: Editora S.A, 2000, e a bibliografia complementar o livro Mecânica Geral - HIBBELER, Russel Charles. 10ª ed. São Paulo: Pearson Education, 2004.

Passo 2 (Aluno)


Site sugerido para pesquisa • Vibrações Mecânica I-10. Disponível em: <http://www.mspc.eng.br/mecn/mvbr110.shtml>.

Acesso em 09 mai. 2011.

PASSOS Faça as atividades apresentadas a seguir. 1. Avalie os esforços atuantes na barra; 2. Represente o vetor das forças atuantes no sistema; 3. Construa o diagrama de corpo livre; 4. Aplique as equações da cinemática; 5. Considere a barra curva mostrada na figura 3 a seguir tem massa desprezível e suporta um

cursor de 6,0 kg em sua extremidade. Em seguida, determine o período natural de vibração para o sistema. g = 10 m/s2.

Figura 3 –Barra curva

Passo 4 (Equipe)




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� Aula-tema: Trens de engrenagens. Balanceamento

Esta atividade é importante para que o grupo obtenha o conhecimento necessário para a aplicação das equações de vibração mecânica.


PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquise os conceitos desta etapa na biblioteca utilizando o livro Mecânica Dinâmica – HIBBELER, R. C. 8ª ed. Rio de Janeiro: Editora S.A, 2000, e bibliografia complementar o livro Mecânica Geral - HIBBELER, Russel Charles. 10ª ed. São Paulo: Pearson Education, 2004.

Passo 2 (Aluno)


Site sugerido para pesquisa • Vibrações Mecânicas I-30. Disponível em:

<http://www.mspc.eng.br/mecn/mvbr130.shtml>. Acesso em: 09 mai. 2011.

Passo 3 (Equipe)

Faça as atividades apresentadas a seguir. 1. Avalie as forças atuantes no bloco; 2. Represente o vetor das forças atuantes no sistema; 3. Construa o diagrama de corpo livre; 4. Aplique as equações de vibrações com amortecimento; 5. Considere que o bloco de 20 kg (figura 4) está preso a uma mola de rigidez 20 N/m. Aplica-

se ao bloco uma força F = (6⋅cos2t) N, onde t é dado em segundos e determine a velocidade máxima do bloco em regime permanente.

Figura 4 – Bloco prezo a mola



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Passo 4 (Equipe)


ETAPA 5(tempo para realização: 4 horas)

� Aula-tema: Trens de engrenagens. Balanceamento.

Esta atividade é importante para que o grupo obtenha o conhecimento necessário para a aplicação das equações de vibração mecânica.


PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquise os conceitos desta etapa na biblioteca utilizando o livro Mecânica Dinâmica – HIBBELER, R. C. 8ª ed. Rio de Janeiro: Editora S.A, 2000, e a bibliografia complementar o livro Mecânica Geral - HIBBELER, Russel Charles. 10ª ed. São Paulo: Pearson Education, 2004.

Passo 2 (Aluno)


Sites sugeridos para pesquisa • Modelagem e Simulação Computacional de Mecanismos. 2005. Disponível em:

<http://www.dem.feis.unesp.br/cdrom_creem2005/pdf/trabalhos_completos/ee08.pdf>. Acesso em: 09 mai. 2011.

• Aplicações: Desbalanceamento Rotativo Excitação da Base Isolamento de Vibrações. Disponível em: <http://www.ime.usp.br/~oda/contents/01Matem%E1tica/01Sistemas%20Din%E2micos/17_D

esbal_Excit_Base_Isol_Vibra.pdf>. Acesso em: 09 mai. 2011.

Passo 3 (Equipe)

Faça as atividades apresentadas a seguir. 1. Descreva o modelo; 2. Monte o equacionamento do sistema; 3. Aplique a equação de desbalanceamento; 4. Considere que um rotor de massa m é montado em um eixo elástico, conforme figura 5 a

seguir, cuja massa é desprezível comparada à do rotor. Este tem uma excentricidade e. Em

seguida, encontre a velocidade crítica do eixo, se a freqüência natural do rotor é mk / onde

k é a constante de mola equivalente do eixo.



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Figura 5 – Rotor

Onde: R: Centro de rotação; O: Centro geométrico; G: Centro de gravidade.

Passo 4 (Equipe)


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