Física Aplicada. Capítulo 03 Conceitos Básicos sobre Mecânica. Técnico em Edificações. Prof. Márcio T. de Castro 17/05/2017

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Stéphanie Sara Deluca de Santarém
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1 Física Aplicada Capítulo 03 Conceitos Básicos sobre Mecânica Técnico em Edificações 17/05/2017 Prof. Márcio T. de Castro

2 Parte I 2

3 Mecânica Mecânica: ramo da física dedicado ao estudo do estado de repouso ou movimento de corpos sujeitos à ação de forças. Mecânica dos Corpos Rígidos Mecânica dos Corpos Deformáveis Mecânica dos Fluidos

4 Mecânica dos Corpos Rígidos Corpo Rígido: corpo (sólido) que não sofre deformações sob a ação de forças externas. Cinemática: descrição do movimento dos corpos sem se preocupar com suas causas. Dinâmica: investiga as causas e mudanças dos movimentos dos corpos. Estática: estudo das condições para que ocorra o repouso dos corpos.

5 Mecânica dos Corpos Deformáveis Corpo Deformável: corpo (sólido) que sob a ação de uma força tende a mudar de forma e tamanho. Resistência dos Materiais: estuda as relações entre cargas externas aplicadas a um corpo deformável e a intensidade das forças internas que atuam dentro do corpo. Ensaios Mecânicos Destrutivos: procedimentos padronizados que compreendem testes, cálculos, gráficos e consultas a tabelas.

6 Mecânica dos Fluidos Fluido: caracterizado como uma substância que não resistem a deformação e apresentam a capacidade de fluir (líquidos, gases e plasmas). Estática dos Fluidos: propriedades e leis físicas que regem os fluidos livres da ação de forças externas. Dinâmica dos Fluidos: comportamento dos fluidos no qual se faz presente a ação de forças externas responsáveis pelo transporte de massa.

7 Parte II 7

8 Referencial Referencial: é um corpo (ou um conjunto de corpos) em relação ao qual são definidas as posições de outros corpos. 8

9 Mecânica Ponto Material (ou partícula): se as dimensões do corpo forem irrelevantes na situação em estudo. Corpo Extenso: as dimensões do corpo influenciam o fenômeno estudado.

10 Movimento e Repouso Movimento: quando um corpo muda de posição com o tempo de acordo com um determinado referencial. Repouso: quando um corpo não muda de posição com o tempo. 10

11 Trajetória Trajetória: é a linha geométrica descrita pelos corpos ao longo do movimento, em relação a um referencial (em repouso, a trajetória reduz-se a um ponto). 11

12 Posição Posição ( ): é a grandeza vetorial que determina a posição de um corpo na trajetória, levando em conta a distância com relação à origem dos espaços. Unidade (SI): metro (m). 12

13 Velocidade Velocidade ( ):é a grandeza vetorial que determina a taxa de variação da posição por unidade de tempo. Unidade (SI): metro por segundo (m/s). 13

14 Aceleração Aceleração ( ): é a grandeza vetorial que mede a taxa de variação da velocidade por unidade de tempo. Unidade (SI): metro por segundo ao quadrado (m/s²). 14

15 Movimento Movimento Acelerado: o módulo da velocidade é sempre crescente com o passar do tempo. Movimento Retardado: o módulo da velocidade é sempre decrescente com o passar do tempo. Movimento Uniforme: o módulo da velocidade é constante com o passar do tempo. 15

16 Queda Livre Queda Livre: movimento uniformemente acelerado (aceleração constante) de queda dos corpos no vácuo, ou no ar quando a resistência do ar é desprezível. Aceleração da gravidade ( ): grandeza que medeaaceleraçãodocorpoemquedalivre. Terra:g 10m/s². 16

17 Parte III 17

18 Força Força: é uma grandeza vetorial de interações entre pelo menos dois corpos que pode provocar efeitos variados, como aceleração, giros e/ou deformações. UnidadedeForça(SI): newton(n)

19 Força Resultante Força Resultante ( ): soma de todas as forças que agem sobre um corpo. = + + +

20 Força Resultante Forçasdemesmadireçãoemesmosentido: Módulo: Direção: mesma direção das forças Sentido: mesmo sentido das forças Exemplo: F = F + F R 1 2

21 Força Resultante Forças de mesma direção e sentidos opostos: Módulo: Direção: mesma direção das forças Sentido: sentido da força de maior módulo Exemplo: F F F R Se F > F =

22 Força Resultante Forças Concorrentes (direções diferentes): Módulo: soma dos componentes em x e y Direção e Sentido: regra do paralelogramo Exemplo: F F F F 1x 1y 2x 2y = 600.cos 30 = 522N = 600.sin 30 = 300N = 400.cos 45 = 280N = 400.sin 45 = 280N F F Rx Ry = = 242N = = 580N 22

23 Parte IV 23

24 Solos Solo: é um conjunto de partículas sólidas que deixam espaços vazios entre si, sendo que estes vazios podem estar preenchidos com água e/ou gases (normalmente o ar). 24

25 Fluido Fluido: substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão, não importante o quão pequena possa ser essa tensão. Exemplos: líquidos, gases, plasmas e, de certa maneira, os sólidos plásticos. Propriedades Principais: não resistir a deformação e capacidade de fluir (tomar a forma de seus recipientes). 25

26 Massa X Peso Massa (m): representa uma quantidade absoluta que independe da posição do corpo e pode ser interpretada como a resistência que um corpo oferece a mudanças em seu movimento de translação. Unidade (SI): quilograma (kg). Peso ( ): força exercida sobre um corpo pela atração gravitacional. P= mg. Unidade (SI): newton (N). 26

27 Área Área (A): é a superfície limitada pelo seu contorno. Unidade(SI): metro quadrado(m²).

28 Volume Volume (V): é a quantidade de espaço ocupada pelo corpo. Unidade (SI): metro cúbico (m³). 28

29 Massa Específica Massa Específica (ρ): representa a relação entre a massa m de uma determinada substância e o volume V ocupado por ela. Unidade (SI): quilograma por metro cubico (kg/m³). ρ = m V 29

30 Massa Específica Massa Específica de Líquidos: 30

31 Flutuação ρ fluido > ρ corpo : corpo flutua na superfície do fluido. ρ fluido = ρ corpo : corpo fica em equilíbrio com o fluido. ρ fluido < ρ corpo : corpo afunda. 31

32 Peso Específico Peso Específico (γ): representa a relação entre o peso P de uma determinada substância e o volume V ocupado por ela. Unidade (SI): newton por metro cubico (N/m³). γ = P V γ = ρ.g 32

33 Peso Específico Relativo Peso Específico Relativo (γ): representa a relação entre o peso específico da substância e o peso específico da água. γ r = γ γ H O 2 33

34 Massa Específica Peso Específico Relativo do Solo Seco: Solo Turfoso (é oriunda de matéria orgânica depositadanas várzeas dos rios) Humífero (feitoem grande parte de humus) Argiloso (feito por grãos de areia muito pequenos e bem mais compactados) Arenoso (grãos entre 2 mm e 0,075mm, formados por cristais de quartzo e oxido de ferro) Peso Específico 0,20 a 0,40 0,75 a 1,00 1,00 a 1,25 1,25 a 1,40 34

35 Massa Específica Exemplo: sabendo-se que kg de massa de tipo de solo ocupa completamente um reservatório cilíndrico de raio 1 m e altura de 4m, determine a massa específica e o peso específico deste solo (considere g = 10 m/s², π= 3,14 e γ H2O = N/m³). =π 2 V r h V = 3,14.1².4 V = 12,56 m³ ρ = ρ = m V ,56 ρ = 1000 kg / m³ γ = ρ. g γ = γ = N / m³ γ γ γ r r r γ = γh2o = = 1 35

36 Pressão Pressão Média (P m ): relação entre a força aplicada e a área dessa superfície. Unidade (SI): pascal (Pa) Utilidade: para diminuir a pressão exercida sobre uma superfície, pode-se diminuir a força aplicada ou aumentar a área de contato. P m = F A 36

37 Pressão Exemplo: uma placa quadrada, de comprimento igual a 5 m, possui um peso de 2000 N. Determine a pressão exercida por essa placa quando a mesma estiver apoiada sobre o solo. A= a² A= 5² A= 25 m² P P P m m m F = A 2000 = 25 = 80 Pa 37

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