DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Disciplina: Dinâmica das Máquinas e Vibrações

Código: 30-282

Carga Horária: 80h (Teórica: 60h) (Prática: 20h)

Créditos: 04

Pré-Requisitos: 10-153, 30-273

EMENTA

Equações gerais do movimento. Mecanismos articulados. Métodos gráfico e analítico. Cinemática de engrenagens. Vibrações livres e forçadas de sistemas com um grau de liberdade. Vibrações livres e forçadas de sistemas com dois graus de liberdade. Vibrações livres e forçadas de sistemas com n graus de liberdade. Vibrações de sistemas contínuos. Acústica e ressonância. Fadiga.

OBJETIVOS

A disciplina aborda os conceitos da dinâmica das máquinas e vibrações, preparando o acadêmico desenvolver as seguintes competências gerais:

- Formular e conceber soluções de engenharia, analisando e compreendendo os usuários dessas soluções e seu contexto.

- Formular, de maneira ampla e sistêmica, questões de engenharia, considerando o usuário e seu contexto, concebendo soluções criativas, bem como o uso de técnicas adequadas.

- Analisar e compreender os fenômenos físicos por meio de modelos simbólicos e físicos, verificados e validados por experimentação.

- Ser capaz de modelar os fenômenos e sistemas físicos, utilizando ferramentas, computacionais e de simulação.

- Prever os resultados dos sistemas por meio dos modelos.

- Ser capaz de conceber e projetar soluções criativas, viáveis, técnica e economicamente, nos contextos que serão aplicadas.

- Projetar e determinar os parâmetros construtivos e operacionais para as soluções de engenharia.

- Comunicar-se eficazmente nas formas escrita, oral e gráfica.

- Ser capaz de expressar-se adequadamente, inclusive por meio de uso de tecnologias digitais de informação e comunicação.

- Ser capaz de assumir atitude investigativa e autônoma, com vistas à aprendizagem contínua.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 1 - EQUAÇÕES GERAIS DO MOVIMENTO

Ato de movimento. Movimento relativo. Velocidade e aceleração. Exemplos.

UNIDADE DE ENSINO 2 – MECANISMOS ARTICULADOS PLANOS

Definição e finalidade. Análise cinemática pelos métodos gráfico e analítico dos principais mecanismos articulados planos. Biela-manivela. Quatro-barras e retorno rápido.

Atividade Prática 01: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 01 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 3 – MECANISMO CAME-SEGUIDOR

Análise cinemática pelo método analítico das quatro formas de came-seguidor. Cunha. Face plana. Face esférica e com rolete. Exemplo de aplicação de came-seguidor com rolete.

Atividade Prática 02: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 02 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 4 – ENGRENAGENS

Estudo cinemático. Equação da envolvente. Espessura do dente. Comprimento de ação. Grau de recobrimento. Interferência. Relação de engrenamento. Ângulos de pressão. Trem de engrenagens. Exemplo de aplicação.

Atividade Prática 03: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 03 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 5 –  INTRODUÇÃO À VIBRAÇÕES

Introdução a aspectos fundamentais da vibração e suas aplicações. Características dos sistemas vibratórios. Considerações sobre a matemática dos sistemas vibratórios discretos.

Atividade Prática 04: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 04 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 6 –  SISTEMAS DE UM GRAU DE LIBERDADE

Vibrações livres sem amortecimento. Vibrações livres com amortecimento. Amortecimento crítico: subamortecimento e superamortecimento. Vibrações forçadas: cargas harmônicas, periódicas e impulsivas. Transmissibilidade à fundações e vibração com movimento de base.

Atividade Prática 05: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 05 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 7 –  SISTEMAS DE DOIS GRAUS DE LIBERDADE

Vibrações livres sem amortecimento. Vibrações livres com amortecimento. Vibrações forçadas. Sistemas com graus de liberdade translacional e rotacional. Sistemas semi-definidos.

UNIDADE DE ENSINO 8 –  SISTEMAS COM N GRAUS DE LIBERDADE

Vibrações livres. Vibrações forçadas. Análise modal.

Atividade Prática 06: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 06 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 9 –  INTRODUÇÃO À VIBRAÇÃO DE SISTEMAS CONTÍNUOS

Vibração livre de uma corda tensa. Análise da vibração de vigas de Euler-Bernoulli.

UNIDADE DE ENSINO 10 –  RESSONÂNCIA

Introdução. Controle de vibrações. Acústica.

UNIDADE DE ENSINO 11 –  FADIGA

Introdução. Conceito de fadiga. Aplicações.

METODOLOGIA

Visando desenvolver competências apresentadas, as aulas serão desenvolvidas de forma variada e terão como metodologias: a tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos) e a ativa (sala de aula invertida, aprendizagem baseada em problema e projeto, estudo de caso). No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, poderão ser utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, materiais concretos e softwares matemáticos, e a contextualização se dará através da resolução de problemas reais. Os acadêmicos desenvolverão os TDEs - Trabalhos Discente Efetivos no total de 10h, envolvendo resolução de exercícios e problemas com e sem auxílio de softwares matemáticos e trabalho interdisciplinar envolvendo a aplicação de conceitos físicos e matemáticos à área da engenharia.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina se propõe a verificar se as competências propostas neste plano de ensino foram desenvolvidas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas e TDEs, estes últimos valendo 20% da média parcial.

As avaliações serão realizadas ao longo do semestre e distribuídas uniformemente de acordo com o plano de ensino e serão organizadas como um reforço, em relação ao aprendizado e ao desenvolvimento das competências. Em aula antecedente a uma avaliação serão apresentadas orientações a respeito da sistemática a ser adotada e os conteúdos exigidos, bem como os critérios específicos da avaliação. No instrumento de avaliação haverá de forma explícita e por escrito quanto valerá cada questão.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

JUVINALL, Robert C.; MARSHEK, Kurt M.; Silva, Fernando Ribeiro da (trad.). Fundamentos de componentes de máquinas. 4.ed. Rio de Janeiro: LTC,2008.

SOTELO JÚNIOR, José; FRANÇA, Luis Novaes Ferreira. Introdução ás vibrações mecânicas. São Paulo: Edgar Blucher, 2006.

COLLINS, Jack A.; PACHECO, Pedro Manuel Calas Lopes (trad.). Projeto mecânico de elementos de máquinas: uma perspectiva de prevenção da folha. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

NIEMANN, Gustav; REHDER, Otto Alfredo(Trad.). Elementos de máquinas. São Paulo: Edgard Blucher, 2009.

DUBBEL, Heinrich; AUERSPERG, Agatha M; LIMA, Norberto de Paula(Trad.). Manual da construção de máquinas: (engenheiro mecânico). 13.ed. São Paulo: Hemus, 1974.

ALBUQUERQUE, Olavo A. L. P. Dinâmica das máquinas. São Paulo:  McGraw-Hill, 1974.

SHIGLEY, Joseph Edward. Dinâmica das máquinas. São Paulo: Edgard Blücher, 1969.

RAO, Singiresu S. Vibrações mecânicas. 4.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.