D - Torção Pura. ω ω. Utilizador
|
|
- Maria de Belem Paixão Palmeira
- 8 Há anos
- Visualizações:
Transcrição
1 4.0 ORÇÃO PURA D - orção Pura 4.1 MOMENO DE ORÇÃO ORQUE Quando uma barra reta é submetida, exclusivamente, a um momento em torno do eixo da barra, diz-se que estará submetida a um momento torçor (ou torque). É o caso comum dos eixos que transmitem potência de motores para máquinas utilizadoras. A Fig representa um eixo de transmissão acionando um utilizador (bomba) através de um torque motor. Ao ser acionado, o movimento de rotação é acelerado até que o torque resistente (crescente com o aumento da velocidade de rotação) iguala o torque motor, permanecendo, então, o eixo em rotação constante e torcido por um torque uniforme entre suas extremidades. orque Resistente ω ω Utilizador orque Motor Motor Fig Eixo submetido a orque constante ao longo de sua extensão, entre os flanges do motor e do utilizador, após ser alcançada a velocidade em regime permanente de rotação. A potência P transmitida está relacionada com o torque e a rotação ω através da relação: P = δw/δt = 2F. r δθ / δt =. ω; portanto, = P/ω...(4.1.1) F F r δθ Exemplo Um motor de 60 CV (1 CV = 736 w) aciona um utilizador através de um eixo com rpm. Calcule o torque aplicado ao eixo. Solução: P = 60 x 736 = 44,16 kw; ω = 4000 x 2π / 60 =418,9 rad/s. =105,4 m.n (Resp.) 9
2 4.2 EIXOS DE SEÇÃO CIRCULAR E MAERIAL ELÁSICO. O caso mais simples a ser analisado, e de grande importância, por sua vasta aplicação nos equipamentos mecânicos, se refere aos eixos de transmissão de potência de máquinas, fabricados em material elástico, torneados de forma a que sua seção transversal seja de forma circular (no caso dos eixos maciços) ou em forma de coroa de círculo (eixos vazados). Pela simetria circunferencial envolvida, tanto sob o aspecto geométrico como quanto ao carregamento, podemos afirmar que as tensões tangenciais despertadas nos diversos pontos da seção transversal serão função apenas da distância r do ponto em relação ao centro do eixo, onde a tensão deverá ser nula. Admitindo que a deformação por torção do eixo provoque a rotação de uma seção em relação à contígua (e que um certo diâmetro, após girar, permaneça reto, mantendo-se como um diâmetro), podemos afirmar que as deformações por distorção (γ) variarão linearmente em função da distância ao centro (r), e, admitindo ainda, tratar-se de um material elástico, para o qual as tensões τ são proporcionais às distorções γ, podemos presumir que as tensões tangenciais τ irão variar linearmente com r, e escrever: τ τ Max δl r dr γ r (a) (b) δθ Fig orção pura de eixos de seção circular; (a) tensões tangenciais ao longo da seção transversal; (b) deformações por distorção das fibras longitudinais e por rotação da seção transversal. τ = k r...(4.2.1) Como o torque é a resultante dos momentos das forças tangenciais atuantes na seção, em relação a seu centro, podemos escrever: D/2 = 0 τ 2π r dr x r. Considerando a relação linear (4.2.1) teremos: = 0 D/2 k 2π r 3 dr = k [2π r 4 /4] 0 D/2 = k π D 4 /32, de onde tiramos: k = / (π D 4 /32). 10
3 Convém observar que o termo π D 4 /32 vem a ser o momento de inércia polar (J p ) da área da seção em relação a seu centro. Levando em (4.2.1) teremos: τ = (/J p ) r = [ / (π D 4 /32)] r....(4.2.2) A máxima tensão ocorrerá ao longo da borda externa do eixo, onde r = D/2, e. τ Max = 16 / π D (4.2.3) que pode ser reescrita como: τ Max = / W t sendo W t o denominado módulo de resistência à torção do eixo, valendo W t = πd 3 /16 0,2D 3 Exemplo Para o eixo focalizado no exemplo 4.1.1, determine o valor admissível para seu diâmetro, adotando um valor máximo para a tensão tangencial que não ultrapasse 60 MPa. Solução: utilizando a equação 4.2.3, teremos: (D min ) 3 =(16 x 105,4) / π x 60 x 10 6 = 8,947 x 10-6 m 3 e D = 20,8 mm (Resp.) Interessante realçar que a parte central de um eixo maciço (onde as tensões são baixas) pouca contribuição terá com respeito ao momento de inércia polar, fazendo com que a tensão máxima seja diminuída no caso dos eixos vazados (largamente utilizados na indústria aeronáutica, onde a questão de pesos é crucial). τ max Para os eixos vazados teremos: J p = (π/32)(d 4 d 4 ), que levada em (4.4) dá: τ max = 16 / π D 3 (1 - η 4 )...(4.2.4) D d sendo η= d/d. Fig ensões nos eixos de material elástico e seção circular torcidos Quanto às deformações entre duas seções contíguas, separadas de δl, podemos estabelecer a seguinte relação entre a distorção sofrida por uma fibra longitudinal distante r do centro e a deformação angular δθ entre as seções: δl δθ γ R Fig Deformações nos eixos de material elástico e seção circular torcidos r 11
4 r δθ = γ δl δ... (4.2.5) Levando em conta a hipótese de ser elástico o material (τ = G γ), teremos: r dθ = (τ/g) dl...(4.2.6) Considerando (4.2.2) (τ/r = /J p ) obtemos: dθ = Τ dl / G J p...(4.2.7) No caso de um eixo de diâmetro e material uniformes ao longo de sua extensão L 0, a integração de (4.2.7), de L=0 a L=L 0 nos fornece: γ δθ = L 0 / G J p...(4.2.8) (observe a semelhança entre as equações 4.2.8, e 3.1.1), sendo: J p = π (D 4 d 4 )32 0,1 (D 4 d 4 ) δθ Exemplo Para o eixo esquematizado pede-se determinar: a) a máxima tensão tangencial; b) o ângulo de torção entre as seções A e D. Obs.: o trecho maciço BC se encaixa no trecho vazado AB, sendo fixado por um pino transversal em B. Dados: G aço = 80 GPa; G Latao = 39 GPa. Solução: o diagrama de torques ao longo do eixo permite obter os valores assinalados na figura ao lado: trecho DC: = 5kN.m; trecho CB: = 10kNm; trecho BA: = 15 knm. Portanto, as tensões máximas calculadas por (4.2.3) atingirão os valores: CD- τ max = 16x5x10 3 /π(0,080) 3 = 49,7MPa BC- τ max = 16x10x10 3 /π(0,100) 3 = 50,9 MPa BA- onde η = 100/150 = 0,6667, teremos: τ max = 16x20x10 3 /π(1 η 4 )(0,150) 3 = 37,6 MPa Portanto: Resp. (a) τ max = 50,9 MPa (trecho BC). A Latão Vazado D=150;d=100 20kN.m 400 Aço Maciço D=100 mm 10kN.m 1 = 30kN.m B = 15kN.m C Aço Maciço D=80 mm 1 = 5kN.m 500 mm 5kN.m D 1 Quanto às deformações teremos: 12
5 δθ DA = δθ DC + δθ CB + δθ BA (soma algébrica), sendo δθ = L / G J p δθ DC = [5x10 3 x 0,500] / [(80x10 9 )(π)(0,080) 4 /32] = 0, rad ( ) δθ CB = [10x10 3 x 0,600] / [(80x10 9 )(π)(0,100) 4 /32] = 0, rad ( ) δθ BA = [20x10 3 x 0,400] / [(39x10 9 )(π)(0, ,100 4 )/32] = 0, rad ( ). Portanto: δθ DA = 0, , , = 0, = 0,30º (Resp. b) 192 dentes 3 32 dentes Exemplo A caixa redutora (dupla redução) esquematizada na figura transmite uma potência de 200 CV, a 3600 rpm, reduzindo a rotação na saída para 100 rpm. Pede-se dimensionar o eixo intermediário (aço - G = 80GPa e τ adm = 60 MPa). Considerar ainda como deformação limite o valor δθ /L = 2,5º /m. 4 1 R= 30mm Eixo intermediário R = 180mm CV 3600 rpm Solução O eixo que aciona o pinhão (1) de entrada da caixa estará submetido a um torque 1 = 200 x 736 / (3600x2π/60) = 390,5 N.m; a componente tangencial da força de contato entre os dentes do pinhão e da engrenagem (coroa 2) valerá F 12 = 390,5/0,030 = 13,02kN. Portanto o torque aplicado ao eixo intermediário pela coroa 2 valerá 2 = 13,02 x 0,180 = N.m (os torques variam na razão inversa das velocidades e proporcionalmente aos raios, diâmetros e nº de dentes das engrenagens). Admitindo desprezíveis as perdas por atrito (hipótese conservativa para o cálculo dos esforços nas diversas partes do mecanismo) concluímos que o eixo intermediário estará submetido a um torque 2 = 3 = 2,343 kn.m. ratando-se de um eixo maciço e, levando em conta (4.2.3), podemos escrever, atendendo ao critério de resistência estabelecido: τ Max = 16 / π D 3 ; 60 x 10 6 = 16 x 2,243 x 10 3 / π (D) 3 e D = 57,5 mm Considerando o critério de rigidez admitido teremos, levando em conta (4.2.8): δθ / L 0 = / G J p ; (2,5 / 57,3 *) = 2,243 x 10 3 / (80 x 10 9 )(π D 4 /32) e D = 50,6 mm. Portanto teremos: D = 58 mm (resposta) (valor que atende aos dois critérios) * o ângulo deve ser expresso em radianos (1 rad = 57,3º) D = 20mm C M R D = 18mm ω r Exercício proposto: O motor M, de 3,5 CV, aciona o compressor C através do sistema de correias planas mostrado.desprezando as perdas e considerando tão-somente as tensões devido à torção nos eixos das polias (de raios R = 120mm e r = 30mm), pede-se determinar a velocidade de rotação limite para o motor ( ω especificando se máxima ou mínima) de maneira a que a tensão tangencial nos eixos não ultrapasse o valor: τ = 70,0 MPa. 13
6 4.3 PROBLEMAS ESAICAMENE INDEERMINADOS. O conhecimento das deformações por distorção angular dos eixos torcidos permite a solução de problemas hiperestáticos, bastando utilizar, em complemento às equações de equilíbrio dos torques, as equações de compatibilidade de deformações. G 2 ; D 2 No exemplo da figura A ao lado, o eixo escalonado é B bi-engastado, estando submetido ao toque C. G 1 ; D 1 L 1 L 2 A análise do diagrama de torques permite escrever, pelas condições de equilíbrio: =...(1) A compatibilidade de deformações (o ângulo de torção da seção B em relação ao engaste A é igual em relação ao engaste C) permite escrever: 1 L 1 / G 1 J P1 = 2 L 2 / G 2 J P2...(2) (sistema de 2 equações que nos permite obter o valor das duas incógnitas 1 e 2 ) Fig Eixo bi-engastado e torcido. Cordões de Solda F C D = 20 Exemplo Os eixos esquematizados são fabricados em aço (G = 80 GPa). Pede-se calcular: a) a máxima tensão tangencial; b) o ângulo de giro da extremidade livre A em relação ao chassis CF. D = 20 E C 600 R B = 40 B 700 mm F EB D = 25 = 100 N.m A R E = 120 = 100 N.m Solução: No trecho AB (isostático) a tensão máxima valerá; τ max = 16 x 100 / π x (0,025) 3 =32,6MPa O ângulo de giro entre as seções A e B valerá: δθ AB = 32 x 100 x 0,7 / 80 x 10 9 x π x (0,025) 4 = 0,02282 rad = 1,31º O torque aplicado ao trecho BC é estaticamente indeterminado, valendo: BC = 100 F EB x 0,040, onde F EB é a componente tangencial da força entre os dentes das engrenagens B e E. 14
7 A compatibilidade de deslocamentos angulares das engrenagens, devido às deformações dos respectivos eixos, permite escrever: R B δθ Β = R E δθ Ε, ou seja: R B ( B L B / G J PB ) = R E ( E L E / G J PE ), e 0,040 x (100 F BE x 0,040) x 0,600 / G (π/32) (0,020) 4 = = 0,120 x (F BE x 0,120) x 0,600 / G (π/32) (0,020) 4. Obtem-se F BE = 250 N. Portanto: C = x 0,040 = 90 N.m e E = 250 x 0,120 = 30 N.m O ângulo de giro da engrenagem E (devido à torçao do eixo FE) valerá: δθ Ε = 30,0 x 0,600 / 80 x 10 9 (π/32)(0,020) 4 = 0,01432 rad = 0,82º. O giro da engrenagem B a ela acoplada valerá: 0,82 x (120/40) = 2,46, que somado ao ângulo de torção do eixo BA fornece: δθ AC = 3,77º (Resp.b) A tensão máxima no eixo EF valerá: τ= 16 x 30 / π (0,020) 3 = 19,1 MPa. Portanto: a máxima tensão tangencial nos eixos ocorrerá em AB, com o valor já calculado τ max =32,6 MPa (Resp. a) Exercício Proposto: O eixo encamisado representado na figura é atacado por um torque a- través de uma cavilha diametral que atravessa a parte maciça e a camisa. As outras extremidades (do eixo e da camisa) estão solidamente engastadas. Pede-se determinar o percentual do torque que será absorvido pela camisa. Dados: CAMISA Bronze - G = 39 GPa D externo = 400 mm D interno = 340 mm EIXO (maciço) Aço G = 80 GPa D = 338 mm. 4.4 MAERIAL ELASO-PLÁSICO Comumente utilizados na construção mecânica, os materiais dúteis (como os aços de baixo teor de carbono), quando ensaiados, comportam-se inicialmente de maneira elástica (além de manter relação linear entre tensão e deformação) para em seguida sofrer a plastificação e escoar, mantendo praticamente constante a tensão enquanto a deformação prossegue crescente até a ruína. τ τ escoamento Um modelo matemático que se ajusta a tal comportamento seria o dado pelas equações: τ = G γ... para γ γ escoamento τ = τ escoamento... para γ γ escoamento γ escoamento γ 15 Fig Material elasto-plástico.
8 A análise da distribuição de tensões e deformações na torção de eixos fabricados com tal tipo de material nos leva a concluir que, submetido a um torque crescente ( ), a plastificação ocorrerá inicialmente na periferia ( 2 ). τ Prosseguindo a crescer o torque esc τ esc τ esc ( 3 ), a tensão máxima se manterá τ estacionária no valor τ esc., causando a plastificação das camadas interiores, que ficam divididas numa região central (núcleo elástico) onde a tensão varia linearmente de zero no centro a τ esc., e um anel plastificado, Fig Núcleo elástico Coroa plastificada onde a tensão será constante (τ esc. ), até ocorrer a plastificação total ( 4 ), após o que, um aumento do torque provocaria deformações crescentes até a ruína (já que as tensões teriam atingido seu limite máximo). A determinação do raio do núcleo elástico (r e ) é feita utilizando a equação que dá o valor do torque na seção como o somatório dos momentos das forças elementares atuantes em seus diversos pontos, a saber: τ dr r r e Fig Raio do núcleo elástico. D re D/2 = 0 τ da. r = (D/2) = 0 (k r) da. r + re τ e da. r ; Fazendo da = 2π r dr (onde é constante a tensão τ), obtem-se: = [k 2π r 4 /4] o re + [2π r 3 / 3] re D/2. Considerando que, no limite do núcleo elástico (r = r e ), onde ainda se pode escrever que τ = k r, com τ = τ e, tem-se: k = τ e / r e, e = [τ e π r e 3 /2] + (2π / 3)(D 3 /8 r e 3 ). Explicitando o raio do núcleo elástico obtemos: r e 3 = (D 3 / 2) 6/π τ e. (4.4.1) O ato de torcer um eixo circular implica em fazer girar de um ângulo δθ uma dada seção em relação a outra contígua, distante de dl, independentemente da distribuição das tensões, o que nos permite continuar escrevendo, como em (4.2.5): r dθ = γ dl, para qualquer r, inclusive na interface entre o núcleo elástico e a coroa plastificada, onde τ e = G γ e, o que leva a dθ = τ e dl / G r e, que, integrada de 0 a L nos dá: δθ = τ e L / G r e... (4.4.2) que ocupa o lugar da equação (4.2.8), no caso de eixos plastificados. γ dl r dθ Fig Deformações 16
9 Exemplo Dois eixos maciços (AB e CD) fabricados com material elastoplástico para o qual G = 80 GPa e τ escoamento = 95 MPa, são interligados através das engrenagens mostradas e torcidos pela alavanca DE através da ação da força P. Determinar: a) o valor admissível (máximo) para a força P, sem que haja a plastificação dos eixos; b) o ângulo de giro da alavanca DE para o caso de P = 300 N. c) as tensões residuais após a força de 300 N ser diminuída até se anular. Obs.: admitir a força P sempre perpendicular ao braço de alavanca DE. R=60 B D C r = d A D 400 P E Solução: (a) o torque no eixo CD vale 0,400 P, ocorrendo uma força entre os dentes das engrenagens cuja componente tangencial vale 0,400 P / 0,020 = 20 P, que, por sua vez, provoca um torque no eixo BA de valor 20 P x 0,060 = 1,2 P. Sob a ação desses torques e admitindo que ocorresse o início da plastificação nos eixos (τ máximo = τ escoamento = 95 MPa), levando em conta a eq , teremos: τ Max = 16 / π D x 10 6 = 16 x 0,400 P / π (0,020) 3 e P = 373,1 N (eixo CD) 95 x 10 6 = 16 x 1,200 P / π (0,025) 3 e P = 242,9 N (eixo AB) Portanto, o máximo valor de P será 242,9N, que provocaria o início de plastificação no eixo AB, permanecendo o eixo CD no regime elástico. (Resp. a: P máx = 243 N) (b) no caso em que P = 300N, verifica-se, do cálculo anterior, que o eixo CD permanecerá na fase elástica enquanto o eixo AB sofrerá plastificação. O torque no eixo CD valerá 0,400 x 300 = 120 Nm enquanto no eixo AB será (60/20)x120 = 360 Nm. O raio do núcleo elástico em AB será (da eq ): r e 3 = (D 3 / 2) 6/π τ e = (0,025) 3 /2 6 x 360 /π x 95 x 10 6 ; r e = 0,00832m = 8,32mm. O ângulo de torção do eixo AB (que corresponde ao ângulo de giro da engrenagem B) será (de 4.4.2): δθ = τ e L / G r e = 95 x 10 6 x 0,900 / 80 x 10 9 x 0,00832 = 0,1285 rad. Para tal giro da engrenagem B (coroa) corresponderá um giro da engrenagem C (pinhão) de valor δθ C = (60/20) δθ B = 3 x 0, = 0,3856 rad. A torção do eixo CD se dará na fase elástica, sendo (de 4.2.8): δθ CD = Τ L / G J P = 120 x 0,600 / 80 x 10 9 x (π/32)(0,020) 4 = 0,05730 rad. O ângulo de giro da alavanca DE será: δθ DE = δθ C + δθ CD = 0, ,05730 = 0,4429 rad = 25,4º (Resp. b) Caso a força P fosse aliviada até zerar, a força entre os dentes das engrenagens cairia a zero, porém o eixo AB (que sofrera a plastificação parcial) ficará com tensões residuais decorrentes das deformações permanentes que ficarão presentes na coroa plastificada. O cálculo dessas tensões será feito levando em conta que, ao ser descarregado um material que sofreu plastificação, as tensões e deformações diminuem elasticamente (mantendo a mesma relação proporcional com idêntico valor para o módulo de elasticidade transversal, inclusive quando invertidos os sentidos das tensões e distorções). 17 τ τ escoamento γ
10 Utilizaremos o princípio da superposição, admitindo que a ação de aliviar os esforços seria equivalente a aplicar um torque em sentido contrário e de mesmo valor que o torque ativo que provocou a plastificação, sendo que as tensões provocadas por tal torque fictício satisfazem a lei de Hooke (regime elástico). τ esc. τ* - =0 r e + = = τ** (τ re )* (τ máx )** Fig ensões residuais em eixos circulares de material elasto-plástico Calculada a tensão máxima que ocorreria, supondo aplicado o torque em sentido oposto e admitindo que o material trabalhasse na fase elástica, obteríamos (de 4.2.3): (τ Max )** = 16 / π D 3, como também a tensão no limite do núcleo elástico: (τ re )* = (2r e /D) 16 / π D 3. Assim, os valores extremos das tensões residuais seriam calculados como: τ = (τ Max )** - (τ esc ) τ = (τ esc ) - (τ re )* Para o caso apreciado no exemplo 4.4.1, a tensão extrema que tal torque equilibrante produziria na borda do eixo se trabalhasse elasticamente seria: (τ Max )** = 16 x 360 / π (0,025) 3 = 117,3 MPa, enquanto na interface do núcleo elástico com a coroa plastificada teria o valor: (τ re )* = (2x8,316/60,00) x 117,3 = 78,04 Mpa. Portanto, as tensões residuais presentes no eixo descarregado, após a sua plastificação seriam: τ = (τ Max )** - (τ esc ) = 117,3 95 = 22,3 MPa τ = (τ esc ) - (τ re )* = 95 78,04 = 17,0 MPa (Resp. C) O ângulo de torção residual do eixo poderá ser calculado computando: δθ* = L/GJ p = 360x0,900/80x10 9 x(π/32)(0,025) 4 = 0,1056 rad δθ(residual) = 0,1285-0,1056 = 0,0229 rad = 1,3 Caso a força P fosse novamente aplicada, as tensões despertadas seriam acrescidas às tensões residuais calculadas, provocadas pela plastificação. >>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<< 18
11 4.5 MOLAS HELICOIDAIS DE PEQUENO PASSO. Uma aplicação do estudo da torção de barras de seção circular, com certa utilidade na engenharia mecânica, se encontra no dimensionamento de molas helicoidais de pequeno passo, normalmente utilizadas sob tração, em peças de pequeno porte. Conforme se verifica da análise das forças atuando no corpo livre assinalado na figura (b) abaixo, o vetor momento equilibrante do binário formado pelo par de forças F tem sua direção perpendicular ao plano da figura, portanto, praticamente na direção do eixo do arame (momento de torção ), já que se trata, por hipótese, de uma mola de pequeno passo (tornando desprezível a componente deste momento, atuando como momento fletor). F O equilíbrio de momentos aplicados à parte destacada na figura 4.4.1(b) permite escrever: F x R =. Portanto, no cômputo da tensão máxima de cisalhamento devido à torção do arame, teremos: δx s (a) τ r ds dr (c) (b) d/2 Fig Mola helicoidal de pequeno passo sob tração. Raio de enrolamento: R; diâmetro do arame: d;( R >>d); nº de espiras: n. R F dv d τ max = 16 F R / π d 3 (como se verá mais adiante, esta tensão deverá ser acrescida do valor (16/3)F/πd 2, correspondente ao corte simples da seção, 4/3 Q/A). No cômputo das deformações devido à torção do arame ao longo de seu comprimento (que se manifesta de forma global através da elongação da mola δx), utilizaremos o teorema da energia, escrevendo que o trabalho W realizado pela força, crescendo de zero até seu valor final F, deslocando seu ponto de aplicação de δx será armazenado na mola sob a forma de energia elástica por distorção U d : W = ½ F δx = U d = u d dv, sendo u d = ½ τ 2 / G a energia específica de distorção, por unidade de volume V (equação 1.8.2). Considerando o volume dv assinalado na figura ao lado (dv = 2π r dr ds), onde a tensão tangencial é uniforme ( eq ), teremos: s =2πRn r = d/2 U d = s=0 0 (1/2G)(FR/J p ) 2 r 2 2π r dr ds 2πRn d/2 U d = 0 (1/2G) (FR/J p ) 2 ds 0 r 2 2π r dr =1/2 P δx J p 19
12 Levando em conta que J p = π d 4 / 32, e feitas as simplificações obteremos: δx = 64 n R 3 F / G d 4 que, reescrita na forma tradicional da Lei de Hooke F=Kx se torna: F = { G d 4 / 64 n R 3 } δx... (4.5.1) K mola Exemplo Deseja-se dimensionar a mola de acionamento de um punção utilizado para furar papel, dispondo-se de um arame de aço especial (G = 80 GPa e τ adm = 32 MPa) com diâmetro de 3 mm. Pede-se determinar o raio R em que deve ser enrolada a mola e o número de espiras n, considerando-se que a máxima força F a ser aplicada não ultrapasse 15 N, para um curso do punção de, no máximo, 17 mm. d Solução: Para a força e tensão máximas admitidas, teremos: 32 x 10 6 = 16 x 15 x R / π (3) 3 x (10-3 ) 3 R max = 11,3 mm. Utilizando a equação obtemos: 15 = {80x10 9 x 3 4 x10-12 / 64n 0, } 0,017 n = 79,5 espiras. Adotando valores inteiros: n = 80 espiras e R = 11 mm, obteremos, para F = 15 N τ max = 31,1 MPa e δx = 15,8 mm δx 11 F R 3 A mola (fechada, em repouso) teria um comprimento total de 80 x 3 = 240mm, que somado a seu curso de 15,8 mm totalizaria um comprimento de 255,8 mm, quando estendida (o que poderá ser considerado impróprio para a geometria da peça, indicando outra solução, com outro R, e outro n, ou até outro arame com novo d). Obs.: o pequeno passo da mola (avanço de 3 mm somado à elongação por espira, 15,8/80 = 0,2mm, num percurso para uma volta do arame de valor 2π (11) = 69,1 mm mostra que a suposição de ser desprezível a flexão e cabível no caso. 20
13 4.6 BARRAS DE SEÇÃO REANGULAR. OURAS FORMAS DE SEÇÃO. ANALOGIA DA MEMBRANA. As tensões tangenciais despertadas pela torção de uma barra de seção retangular se distribuem no plano da seção transversal de uma forma mais complexa, quando comparada à distribuição das tensões no caso da torção de eixos de seção circular, não se podendo acolher a hipótese de que a seção se mantém plana, depois de torcida a peça. A simetria da figura apenas permite presumir que, no centro da seção (eixo da barra), a tensão será nula. Nas quinas da barra (pontos mais afastados do centro), ao contrário do que se poderia inicialmente presumir, quanto a serem elevadas as tensões, serão elas também nulas. Realmente: a condição de simetria do tensor das tensões, estabelecida em 1.5, nos permite escrever que, para essas quinas (pertencentes ao contorno livre da barra, onde as tensões serão nulas), teremos, necessariamente, que no plano da seção, também serão nulas as tensões (τ yx = τ xy = τ zx = τ xz = 0), nos quatro cantos da barra. τ = 0 A Resistência dos Materiais Elementar não dispõe de um método simples para avaliar as tensões em seções maciças de formato diferente da circular. Através da eoria da Elasticidade, utilizando equações mais complexas, obtem-se, para o cálculo da tensão de cisalhamento máxima, ocorrente nos pontos médios do lado maior de uma seção retangular, o valor: τ = 0 τ Max = / α h b 2...(4.6.1) Para o ângulo de torção da barra, a teoria aponta: δθ = L / β G h b 3...(4.6.2) h τ Max τ Max abela III sendo os valores de α e β dados na abela III abaixo ou por fórmulas empíricas como a apresentada a seguir: h/b 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 5,0 10,0 α 0,208 0,231 0,246 0,258 0,267 0,291 0,312 0,333 β 0,1406 0,1958 0,229 0,249 0,263 0,291 0,312 0,333 b Fig orção de barras de seção retangular. (h/b) α = (h/b) + 1,8 As equações obtidas através da eoria da Elasticidade, utilizadas para a determinação das tensões tangenciais nos pontos de uma dada seção de formato qualquer, em uma barra torcida, observa-se, são idênticas às equações utilizadas na solução de um outro problema totalmente distinto, qual seja, o da determinação do formato assumido pela superfície de uma membrana elástica e homogênea, cujas bordas fossem presas a uma moldura rígida, com um formato qualquer, quando submetida a uma diferença de pressão entre suas faces, estufando. Enquanto nas equações para solução do problema da torção aparecem as variáveis tensão e torque, nas equações idênticas para solução do problema da membrana deformada aparecem as variáveis inclinação da membrana e diferença de pressão entre as faces. 21
14 (a) Canto vivo R h R b (c) Fig Analogia da membrana. ensões na torção. (b) No caso da seção retangular, a analogia da membrana nos permite avaliar, sob o aspecto qualitativo, que sendo nula a inclinação da tangente à superfície da membrana estufada nos seus quatro cantos e no centro, a tensão tangencial nos pontos equivalentes será nula. Da mesma forma, não é difícil perceber que a inclinação da tangente à superfície da membrana estufada nos pontos médios dos limites de maior extensão será maior (ver figura) que a inclinação correspondente aos pontos médios dos lados menores. A analogia permitiria, portanto, prever que a tensão máxima na torção ocorrerá no ponto médio do lado maior do retângulo. Muitas outras evidências também podem ser extraídas da analogia da membrana, como por e- xemplo a ocorrência de tensões muito elevadas na torção de barras que tenham seção transversal com cantos vivos reentrantes (Fig b ) sendo necessária a adoção de raios de adoçamento para eliminar a concentração de tensões nestes locais. Pode-se também concluir que, para barras chatas torcidas, a tensão máxima independe do formato da seção, dependendo apenas da relação h/b, desde que promovidos raios de adoçamento nos cantos vivos reentrantes existentes. 22
15 5 mm Exemplo Para a peça composta mostrada na figura (em aço G = 80 GPa), pede-se determinar a máxima tensão tangencial e o ângulo de giro da aresta da extremidade em relação ao engaste. Solução: O torque ao longo da peça valerá: = 5000 x 0,100 = 500 N m. Para a parte tubular teremos:η = 90/100 = 0,9 e: τ max = 16 x 500 /π(1 0,9 4 )(0,1) 3 = 7,40 MPa δθ = 500x0,4 / 80x10 9 x(1 0,9 4 )(π/32)0,1 4 = = 0,042º kn δθ 100 Para a barra chata teremos: h/b = 100/20 =5 e α = β = 0,291. Portanto: τ max =500 / 0,291 x 0,100 x x 0,020 2 = 43,0 MPa δθ = 500x0,5 0,291x80x10 9 x0,1x0,02 3 δθ = 0,77º a 5 kn Exemplo Para a peça mostrada, submetida ao torque, determine, considerando os trechos de seção circular e de seção quadrada, as relações entre (a) as máximas tensões tangenciais e (b) entre os ângulos de torção por metro de comprimento. Solução: τ max = 16 /π a 3 = 5,093 / a 3 b τ max = / 0,208 a 3 = 4,808 / a 3 (a) (τ max ) circular / (τ max ) quadrada = 1,059 b a δθ = 32b /Gπa 4 =10,19 b /Ga 4 δθ =b /0,1406Ga 4 =7,112b /Ga 4 (b) (δθ ) circular /(δθ ) quadrada = 1,43 23
16 450 mm D - orção Pura 20 Exemplo O perfil I esquematizado é montado através da união de duas barras chatas de aço, de 100 x 20 mm 2 ( mesas ) soldadas a outra barra chata, também de aço, de 150 x 15 mm 2 ( alma ), sendo submetido a um torque = 1,00 kn.m em sua extensão de 450 mm. Pede-se determinar: a) a máxima tensão tangencial no perfil, e b) o ângulo de torção do perfil. Solução: Inicialmente deve-se reconhecer que se trata de um problema estaticamente indeterminado, podendo-se, tão-somente, admitir que o torque total será distribuído pelas duas mesas ( m em cada) e pela alma ( a ), de forma a que: = 2 ( m ) + ( a )...(1) = 1,00 kn.m A compatibilidade de deformações nos permite escrever: δθ alma = δθ mesa ; a L /0,312Gx150x15 3 = m L /0,291Gx100x20 3 a = 0,6785 m...(2) Levando em (1) obtem-se: = 2 m + 0,6785 m m = 0,3733 e a = 0,2533 m = 373,3 N.m e a = 253,3 N.m τ alma = 253,3 / 0,312x0,150x0,015 2 =24,0 MPa τ mesas = 373,3 / 0,291x0,100x =32,1MPa δθ = 373,3x0,450 / 0,291x80x10 9 x0,100x0,020 3 = =253,3x0,450 / 0,312x80x10 9 x0,150x0,015 3 δθ = 0,52º 4.7 DUOS DE PAREDE FINA. A determinação das tensões e deformações em barras de seção transversal diferente da circular, como vimos, recai na solução de equações complexas. No entanto, para o caso especial de barras vazadas, constituídas de chapas de parede fina, montadas na forma de dutos, pode-se conseguir uma solução utilizando-se uma teoria matemática bem mais simples. al estudo tem aplicação, com boa aproximação, para o caso de dutos de ventilação, fuselagem de aviões, casco de navios, e outros, quando submetidos à torção. Fig orção de dutos de parede fina. Casco de navios. Fuselagens de aviões. 24
17 O fato de a tensão tangencial necessariamente ter a direção tangente ao contorno, tanto externo, como interno, no caso das barras de parede fina nos leva a admitir que o seu valor se distribui uniformemente ao longo da espessura da parede. O torque na seção será obtido (Fig a) pela integral curvilínea fechada (Fig b): τ = τ e ds ρ sen β... (4.7.1) (a) τ Uma simplificação importante tornará exeqüível a realização de tal integração sem maiores dificuldades, qual seja, a da invariância do produto (chamado fluxo cisalhante) τ x e ao longo do perímetro da seção do duto (ver nota abaixo). Realmente: a análise do equilíbrio de esforços atuantes no elemento assinalado na figura (c), segundo o eixo x do duto, nos permite escrever: e ds ρ β τ 1 e 1 dx = τ 2 e 2 dx., que, levada em 4.14, fornece: β = τ e ds sen β ρ. (b) e 1 e 2 τ 1 τ 2 ds Observando, na fig (b), que ½ ds sen β ρ vem a ser a área do triângulo assinalado ao lado, pode-se concluir que a integral ds sen β ρ = dx computa o dobro da limitada pela linha média da espessura da parede do duto. Podemos finalmente escrever: τ = / 2 (4.7.2). (c) Fig ensões em dutos de parede fina torcidos. x Nota: a invariância do produto τ xe (fluxo cisalhante) indica uma interessante analogia com a equação da continuidade para o escoamento de fluidos incompressíveis, quanto à vazão Q = V x A (a velocidade cresce quando a área da canalização diminui, da mesma forma que a tensão tangencial será maior nos trechos de menor espessura do duto, como se as tensões escoassem ao longo da parede). 25
18 Quanto às deformações, mais uma vez, utilizaremos os conceitos de energia para determinação do ângulo δθ de torção do duto em função do torque que lhe é aplicado (o trabalho realizado pelo torque será armazenado sob a forma de energia potencial elástica no duto torcido). ds L W = ½ δθ = U d = u d dv, sendo u d = ½ τ 2 / G a energia específica de distorção, por unidade de volume V (equação 1.8.2). Considerando o volume dv assinalado na figura ao lado (dv = e dx ds), onde a tensão tangencial é dada por 4.7.2, podemos escrever: x dx s e dv U d = u d dv = ( ½ τ 2 / G)dV = = (1/2G)[/2e@] 2 (e ds dx). δθ Na primeira integração,ao longo de s, teremos como constantes e dx, permitindo escrever: U d = (1/2G)[/2@] 2 dx ds/e). No caso de um duto de seção e material uniformes, submetido a um torque constante ao longo de sua extensão, a segunda integração nos leva a: U d = (1/2G)[/2@] 2 L ds/e)= ½ δθ Fig Deformação de dutos de parede fina torcidos. eremos portanto: δθ = [(Τ L) / 4 2 ] ds/e... (4.7.3) No caso simples de dutos com espessura de parede uniforme (e constante), a integral curvilínea se converte na relação adimensional perímetro/espessura da seção. No caso comum de dutos formados pela união de chapas, de espessuras distintas, mas que se mantêm uniformes na extensão de cada chapa, a integral se converte em um somatório, podendo ser reescrita sob a forma: b 1 δθ = [(Τ L) / 4 2 ] Σ s i /e i... (4.7.4) e 1 b 2 e 2 e 3 b 3 e 2 b 2 (é o que ocorre, por exemplo, no casco de uma embarcação, cujo chapeamento do convés tem espessura diferente das chapas do costado e do fundo), ficando no caso: ds/e = b 1/e 1 + 2b 2 /e 2 + b 3 /e 3.. Fig Seção transversal do casco resistente de uma embarcação 26
19 Exemplo Mostrar que, no cálculo das tensões e deformações de um duto de parede fina de seção circular, os resultados são convergentes para ambas as teorias estudadas (em 4.6 e em 4.2). Realmente: para um duto circular de diâmetro d e espessura de parede e, teremos: J p = (π d e) (d/2) 2 = π e d 3 / 4, portanto, de (4. 2.2): τ = (/J p )(d/2) = 2 / π e d 2. Por outro lado, de obtemos, = π d 2 /4: τ = ( / 2 = 2 / π e d 2. Da mesma forma, de e , obteremos, sucessivamente: δθ = L / G J p = 4 L / G π e d 3 = [ L / 4 2 ] πd/e e d/2 2 mm R= ,5 mm 2,5 mm R= mm Exemplo A seção transversal da fuselagem de um avião, próxima à cauda, construída em alumínio (G =28 GPa), tem as dimensões mostradas na figura. Adotando os valores admissíveis para a tensão tangencial τ = 90 MPa e para a deformação por torção como sendo 1º / m de comprimento, pede-se determinar o máximo torque a que a fuselagem pode ser submetida. Solução: Para a seção = 0,9 x 0,8 + 2π 0,45 2 / = 1,356 m 2 (nota: utilizando as dimensões internas do duto, obtemos um valor inferior a favor da segurança para o cálculo das tensões e deformações). De τ max = 90x10 6 = / 2x0,002x1,356 e max = 488 kn.m. De δθ/l = 1 / 57,3 = [ /4x28x10 9 x(1,356) 2 ] x x [( π x 450/2) + 2 x (800/2,5) + ( π x 450/3); e max = 1977 kn.m. Portanto = Resp.: max = 488 kn.m. Problema proposto: dispondo-se de uma chapa (a) de comprimento L, largura b e espessura e, deseja-se confeccionar um duto dobrando a chapa, com costura nas bordas. Para as opções (b) e (c) assinaladas pede-se determinar as relações entre as tensões máximas e os ângulos de torção, para um dado torque aplicado. costuras L e b (a) (b) (c) 27
20 ,00 metros 12,5 kn R = ,5 kn R = 50 Exemplo O duto de alumínio (G = 28 GPa), de 2,0 m de comprimento, é engastado por meio de quatro parafusos de diâmetro 10mm, simetricamente dispostos no flange de conexão, e submetido ao par de forças indicado. As dimensões da seção transversal do duto são mostradas na figura. Pede-se calcular: a) a máxima tensão tangencial na parede do duto; b) o ângulo de torção (em graus) da extremidade do duto em relação ao flange fixo; c) a tensão tangencial média nos parafusos de fixação do = 200 x 98 + π x 49 2 = mm = 12,5 x 480 = 6000 mn. a) τ = / e = 6000 / 2 x x 10 6 x 0,002 = 55,26 x τ = 55,3 MPa (1,0p) b) δθ = ( L / 4 2 ) (P/e) = [6000 x 2 / 4 x 28 x 10 9 x (27143 x 10-6 ) 2 ] x [(2x xπ x 49)/2] = 0,05147 rad = 2,95º (1,0p) c) = F 1 x 0,200 + F 2 x 0,480 = 6000 mn; considerando indeformável a chapa/flange: F 1 / 100 = F 2 / F 2 = 2,4 F 1 e F 1 = 4,438 kn; F 2 = 10,65 kn τ 1 = 4438 / (π/4)(0,010) 2 = 56,5 MPa τ 2 = / (π/4)(0,010) 2 = 136 MPa (1,5p) F 1 F F F 1 F
M Questões Corte / Torção Questões de Testes e Provas Corte Puro Torção Pura. 4 cordões de solda a = 4 mm; l =160 mm. 60 k N
M Questões orte / Torção Questões de Testes e rovas orte uro Torção ura 8 parafusos Φ = 10 mm cordões de solda a = mm; l =160 mm 160 00 60 k N (1) ROV 003-01 O duto esquematizado é fabricado em chapa de
Leia maisResistência dos Materiais
Aula 6 Estudo de Torção, Transmissão de Potência e Torque Aula 6 Definição de Torque Torque é o momento que tende a torcer a peça em torno de seu eixo longitudinal. Seu efeito é de interesse principal
Leia maisUniversidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias. Resistência dos Materiais II Estruturas III. Capítulo 2 Torção
Capítulo 2 Torção 2.1 Revisão Torque é um momento que tende a torcer um elemento em torno de seu eixo longitudinal. Se o ângulo de rotação for pequeno, o comprimento e o raio do eixo permanecerão inalterados.
Leia maisLista de exercícios sobre barras submetidas a força normal
RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I Lista de exercícios sobre barras submetidas a força normal 1) O cabo e a barra formam a estrutura ABC (ver a figura), que suporta uma carga vertical P= 12 kn. O cabo tem a área
Leia maisExercícios 3 Movimentos em 2 Dimensões, Movimento Circular e Aplicações
Exercícios 3 Movimentos em 2 Dimensões, Movimento Circular e Aplicações Movimentos em 2D 1) Você está operando um modelo de carro com controle remoto em um campo de tênis vazio. Sua posição é a origem
Leia maisTorção Deformação por torção de um eixo circular
Torção Deformação por torção de um eixo irular Torque é um momento que tende a torer um elemento em torno de seu eixo longitudinal. Se o ângulo de rotação for pequeno, o omprimento e o raio do eixo permaneerão
Leia maisUniversidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias. Resistência dos Materiais I Estruturas II. Capítulo 5 Torção
Capítulo 5 Torção 5.1 Deformação por torção de um eixo circular Torque é um momento que tende a torcer um elemento em torno de seu eixo longitudinal. Se o ângulo de rotação for pequeno, o comprimento e
Leia maisTECNOLOGIA MECÂNICA. Aula 04. Carregamento Axial Tensão Normal
FACULDADE DE TECNOLOGIA SHUNJI NISHIMURA POMPÉIA TECNOLOGIA MECÂNICA Aula 04 Carregamento Axial Tensão Normal Prof. Me. Dario de Almeida Jané Mecânica dos Sólidos - Revisão do conceito de Tensão - Carregamento
Leia maisEvocar os conceitos do MRUV (movimento retilíneo uniformemente variado), do MRU (movimento retilíneo uniforme) e a decomposição de forças.
14 Curso Básico de Mecânica dos Fluidos Objetivos da segunda aula da unidade 1: Evocar os conceitos do MRUV (movimento retilíneo uniformemente variado), do MRU (movimento retilíneo uniforme) e a decomposição
Leia maisCurso de Engenharia Civil. Universidade Estadual de Maringá Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil CAPÍTULO 6: TORÇÃO
Curso de Engenharia Civil Universidade Estadual de Maringá Centro de ecnologia Departamento de Engenharia Civil CPÍULO 6: ORÇÃO Revisão de Momento orçor Convenção de Sinais: : Revisão de Momento orçor
Leia maisResistência dos Materiais
Aula 5 Carga Axial e Princípio de Saint-Venant Carga Axial A tubulação de perfuração de petróleo suspensa no guindaste da perfuratriz está submetida a cargas e deformações axiais extremamente grandes,
Leia maisTerceira Lista de Exercícios
Universidade Católica de Petrópolis Disciplina: Resitência dos Materiais I Prof.: Paulo César Ferreira Terceira Lista de Exercícios 1. Calcular o diâmetro de uma barra de aço sujeita a ação de uma carga
Leia mais5ª LISTA DE EXERCÍCIOS PROBLEMAS ENVOLVENDO FLEXÃO
Universidade Federal da Bahia Escola Politécnica Departamento de Construção e Estruturas Professor: Armando Sá Ribeiro Jr. Disciplina: ENG285 - Resistência dos Materiais I-A www.resmat.ufba.br 5ª LISTA
Leia maisIntrodução: momento fletor.
Flexão em Vigas e Projeto de Vigas APOSTILA Mecânica dos Sólidos II Introdução: As vigas certamente podem ser consideradas entre os mais importantes de todos os elementos estruturais. Citamos como exemplo
Leia maisElementos de Máquinas
Professor: Leonardo Leódido Introdução Definição Classificação Características Aplicação Representação Definição São elementos que ligam peças permitindo que essas se movimentem sem sofrerem alterações.
Leia maisIntrodução A tensão plana existe praticamente em todas as estruturas comuns, incluindo prédios máquinas, veículos e aeronaves.
- UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE ENGENHARIA INDUSTRIAL METALÚRGICA DE VOLTA REDONDA PROFESSORA: SALETE SOUZA DE OLIVEIRA BUFFONI DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Vasos de Pressão Introdução
Leia maisPropriedades Mecânicas. Prof. Hamilton M. Viana
Propriedades Mecânicas Prof. Hamilton M. Viana Propriedades Mecânicas Propriedades Mecânicas Definem a resposta do material à aplicação de forças (solicitação mecânica). Força (tensão) Deformação Principais
Leia maisFÍSICA CADERNO DE QUESTÕES
CONCURSO DE ADMISSÃO AO CURSO DE FORMAÇÃO E GRADUAÇÃO FÍSICA CADERNO DE QUESTÕES 2015 1 a QUESTÃO Valor: 1,00 Uma mola comprimida por uma deformação x está em contato com um corpo de massa m, que se encontra
Leia mais(a) a aceleração do sistema. (b) as tensões T 1 e T 2 nos fios ligados a m 1 e m 2. Dado: momento de inércia da polia I = MR / 2
F128-Lista 11 1) Como parte de uma inspeção de manutenção, a turbina de um motor a jato é posta a girar de acordo com o gráfico mostrado na Fig. 15. Quantas revoluções esta turbina realizou durante o teste?
Leia maisCritérios de Resistência
Critérios de Resistência Coeficiente de segurança ensão uivalente Seja um ponto qualquer, pertencente a um corpo em uilíbrio, submetido a um estado de tensões cujas tensões principais estão representadas
Leia maisE Flexão Pura. Σ F y = 0 Q = q (x) dx + (Q + dq)
Cap. 5.0 FLEXAO PURA E Flexão Pura 5.1 INTRODUÇÃO As peças longas, quando sumetidas à flexão, apresentam tensões normais elevadas (por exemplo, para se querar um lápis, com as mãos, jamais se cogitaria
Leia maisFUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO:
FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO: 1 - EMBREAGEM 2 - CÂMBIO 3 - DIFERENCIAL 4 - REDUÇÃO FINAL Luiz Atilio Padovan Prof. Eng. Agrônomo 1 EMBREAGEM LOCALIZAÇÃO 1 EMBREAGEM LOCALIZAÇÃO 1 EMBREAGEM LOCALIZAÇÃO
Leia maiswww.enemdescomplicado.com.br
Exercícios de Física Gravitação Universal 1-A lei da gravitação universal de Newton diz que: a) os corpos se atraem na razão inversa de suas massas e na razão direta do quadrado de suas distâncias. b)
Leia maisUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Civil. Mecânica Vetorial ENG01035
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Civil EXERCÍCIOS D 2 a. ÁRE Mecânica Vetorial ENG035 LIST DE PROLEMS DE PROV CENTRO DE GRVIDDE 1) peça representada
Leia maisPROVAESCRITA CARGO: ENGENHARIA CIVIL I
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO SUL DE MINAS GERAIS CONCURSO PÚBLICO DE DOCENTES DO QUADRO EFETIVO EDITAL
Leia maisTécnicas adotas para seu estudo: soluções numéricas (CFD); experimentação (análise dimensional); teoria da camada-limite.
Escoamento externo Técnicas adotas para seu estudo: soluções numéricas (CFD); experimentação (análise dimensional); teoria da camada-limite. Soluções numéricas, hoje um campo interessante de pesquisa e
Leia mais7 Considerações finais
243 7 Considerações finais A utilização de outros tipos de materiais, como o aço inoxidável, na construção civil vem despertando interesse devido aos benefícios desse aço, e a tendência decrescente de
Leia maisFichas de sistemas de partículas
Capítulo 3 Fichas de sistemas de partículas 1. (Alonso, pg 247) Um tubo de secção transversal a lança um fluxo de gás contra uma parede com uma velocidade v muito maior que a agitação térmica das moléculas.
Leia maisVibrações Mecânicas. Vibração Livre Sistemas com 1 GL. Ramiro Brito Willmersdorf ramiro@willmersdorf.net
Vibrações Mecânicas Vibração Livre Sistemas com 1 GL Ramiro Brito Willmersdorf ramiro@willmersdorf.net Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Pernambuco 2015.1 Introdução Modelo 1
Leia maisCAPÍTULO IX CISALHAMENTO CONVENCIONAL
I. ASECTOS GERAIS CAÍTULO IX CISALHAMENTO CONVENCIONAL O cisalhamento convencional é adotado em casos especiais, que é a ligação de peças de espessura pequena. Considera-se inicialmente um sistema formado
Leia mais3) Uma mola de constante elástica k = 400 N/m é comprimida de 5 cm. Determinar a sua energia potencial elástica.
Lista para a Terceira U.L. Trabalho e Energia 1) Um corpo de massa 4 kg encontra-se a uma altura de 16 m do solo. Admitindo o solo como nível de referência e supondo g = 10 m/s 2, calcular sua energia
Leia maisTEORIA UNIDIMENSIONAL DAS
Universidade Federal do Paraná Curso de Engenharia Industrial Madeireira MÁQUINAS HIDRÁULICAS AT-087 Dr. Alan Sulato de Andrade alansulato@ufpr.br INTRODUÇÃO: O conhecimento das velocidades do fluxo de
Leia maisPUCGoiás Física I. Lilian R. Rios. Rotação
PUCGoiás Física I Lilian R. Rios Rotação O movimento de um cd, de um ventilador de teto, de uma roda gigante, entre outros, não podem ser representados como o movimento de um ponto cada um deles envolve
Leia maisAlém do Modelo de Bohr
Além do Modelo de Bor Como conseqüência do princípio de incerteza de Heisenberg, o conceito de órbita não pode ser mantido numa descrição quântica do átomo. O que podemos calcular é apenas a probabilidade
Leia maisENGRENAGENS. Prof. Alexandre Augusto Pescador Sardá
ENGRENAGENS Prof. Alexandre Augusto Pescador Sardá INTRODUÇÃO Engrenagens são utilizadas para transmitir movimento de um eixo rotativo para outro ou de um eixo rotativo para outro que translada (rotação
Leia maisOs conceitos mais básicos dessa matéria são: Deslocamento: Consiste na distância entre dados dois pontos percorrida por um corpo.
Os conceitos mais básicos dessa matéria são: Cinemática Básica: Deslocamento: Consiste na distância entre dados dois pontos percorrida por um corpo. Velocidade: Consiste na taxa de variação dessa distância
Leia maisCritérios de falha. - determinam a segurança do componente; - coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro;
Critérios de falha - determinam a segurança do componente; - coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro; - compreensão clara do(s) mecanismo(s) de falha (modos de falha); -aspectos
Leia maisCap. 7 - Fontes de Campo Magnético
Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Física Física III 2014/2 Cap. 7 - Fontes de Campo Magnético Prof. Elvis Soares Nesse capítulo, exploramos a origem do campo magnético - cargas em movimento.
Leia maisCapítulo 8 Dimensionamento de vigas
Capítulo 8 Dimensionamento de vigas 8.1 Vigas prismáticas Nossa principal discussão será a de projetar vigas. Como escolher o material e as dimensões da seção transversal de uma dada viga, de modo que
Leia maisELEMENTOS DE MÁQUINAS I
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA ELEMENTOS DE MÁQUINAS I APOSTILA PARA O CURSO 2 o Semestre de 2001 Molas Helicoidais e Planas AUTOR: P ROF. DR. AUTELIANO A NTUNES DOS
Leia maisEngrenagens cilíndricas de dentes retos. Alan Christie da Silva Dantas
Engrenagens cilíndricas de dentes retos Alan Christie da Silva Dantas Motivação Extensamente usadas para transmissão de movimento em maquinas industriais; Rotativo rotativo; Rotativo linear. Caixas de
Leia maisTransmissões de Potência
Transmissões de Potência PMR 2201 Transmissões O emprego de transmissões torna-se necessário para compatibilizar a velocidade angular ou conjugado da máquina motriz com a necessidade da máquina acionada,
Leia mais1. TRANSMISSÕES POR CORRENTES
1 1. TRANSMISSÕES POR CORRENTES 1.1 - Introdução As correntes fazem parte das transmissões flexíveis, conjuntamente com as correias. Apresentam menor capacidade de absorção de choques em virtude de sua
Leia maisFerramenta de corte progressiva
Estampagem Conformação de chapas é definida como a transição de uma dada forma de um semi-acabado plano em uma outra forma. Os processos de conformação de chapas têm uma importância especial na fabricação
Leia maisCapítulo 5 Trabalho e Potência
Capítulo 5 Trabalho e Potência Neste capítulo discutiremos conceitos relativos a trabalho e potência. Discutiremos ainda os efeitos do atrito e as perdas de potência causadas por ele. Definiremos rendimento
Leia maisPolias, Correias e Transmissão de Potência
Polias, Correias e Transmissão de Potência Blog Fatos Matemáticos Prof. Paulo Sérgio Costa Lino Maio de 2013 Introdução Figura 1: Esquema de duas polias acopladas através de uma correia As polias são peças
Leia maisMecânica dos Fluidos. Unidade 1- Propriedades Básicas dos Fluidos
Mecânica dos Fluidos Unidade 1- Propriedades Básicas dos Fluidos Quais as diferenças fundamentais entre fluido e sólido? Fluido é mole e deformável Sólido é duro e muito Sólido é duro e muito pouco deformável
Leia maisCORTESIA Prof. Renato Brito www.vestseller.com.br Espaço
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA ESTIBULAR 983/984 PROA DE FÍSICA 0. (ITA-84) Colocou-se uma certa quantidade de bolinhas de chumbo numa seringa plástica e o volume lido na própria escala da seringa
Leia maisMolas I. Nesta aula trataremos das molas helicoidais. Molas helicoidais. e de suas diversas aplicações.
A UU L AL A Molas I e de suas diversas aplicações. Nesta aula trataremos das molas helicoidais Introdução Molas helicoidais A mola helicoidal é a mais usada em mecânica. Em geral, ela é feita de barra
Leia maisMOVIMENTO CIRCULAR ATIVIDADE 1 Professores: Claudemir C. Alves / Luiz C. R. Montes
MOVIMENTO CIRCULAR ATIVIDADE 1 Professores: Claudemir C. Alves / Luiz C. R. Montes 1 1- Velocidade Angular (ω) Um ponto material P, descrevendo uma trajetória circular de raio r, apresenta uma variação
Leia mais4.1 MOVIMENTO UNIDIMENSIONAL COM FORÇAS CONSTANTES
CAPÍTULO 4 67 4. MOVIMENTO UNIDIMENSIONAL COM FORÇAS CONSTANTES Consideremos um bloco em contato com uma superfície horizontal, conforme mostra a figura 4.. Vamos determinar o trabalho efetuado por uma
Leia maisaos elementos de transmissão
A U A UL LA Introdução aos elementos de transmissão Introdução Um motorista viajava numa estrada e não viu a luz vermelha que, de repente, apareceu no painel. Mais alguns metros, o carro parou. O motorista,
Leia maisCAP. 3 - EXTENSÔMETROS - "STRAIN GAGES" Exemplo: extensômetro Huggenberger
CAP. 3 - EXTENSÔMETOS - "STAIN GAGES" 3. - Extensômetros Mecânicos Exemplo: extensômetro Huggenberger Baseia-se na multiplicação do deslocamento através de mecanismos de alavancas. Da figura: l' = (w /
Leia maisCISALHAMENTO EM VIGAS CAPÍTULO 13 CISALHAMENTO EM VIGAS
CISALHAMENTO EM VIGAS CAPÍTULO 13 Libânio M. Pinheiro, Cassiane D. Muzardo, Sandro P. Santos 25 ago 2010 CISALHAMENTO EM VIGAS Nas vigas, em geral, as solicitações predominantes são o momento fletor e
Leia maisAula -2 Motores de Corrente Contínua com Escovas
Aula -2 Motores de Corrente Contínua com Escovas Introdução Será descrito neste tópico um tipo específico de motor que será denominado de motor de corrente contínua com escovas. Estes motores possuem dois
Leia maisElementos de Máquinas
Molas Mecânicas Ramiro Brito Willmersdorf 1º Semestre 2013 1/84 Introdução Dispositivos mecânicos para introduzir flexibilidade controlada. 2/84 Tipos de Molas Fios Helicoidais Fio redondo e Fio quadrada
Leia maisCAPÍTULO V CISALHAMENTO CONVENCIONAL
1 I. ASPECTOS GERAIS CAPÍTULO V CISALHAMENTO CONVENCIONAL Conforme já foi visto, a tensão representa o efeito de um esforço sobre uma área. Até aqui tratamos de peças submetidas a esforços normais a seção
Leia maisTexto 07 - Sistemas de Partículas. A figura ao lado mostra uma bola lançada por um malabarista, descrevendo uma trajetória parabólica.
Texto 07 - Sistemas de Partículas Um ponto especial A figura ao lado mostra uma bola lançada por um malabarista, descrevendo uma trajetória parabólica. Porém objetos que apresentam uma geometria, diferenciada,
Leia maisEsforços axiais e tensões normais
Esforços axiais e tensões normais (Ref.: Beer & Johnston, Resistência dos Materiais, ª ed., Makron) Considere a estrutura abaixo, construída em barras de aço AB e BC, unidas por ligações articuladas nas
Leia maisRESISTÊNCIA DOS MATERIAIS CONTROLE DE QUALIDADE INDUSTRIAL Aula 06 CISALHAMENTO
CONTROLE DE QUALIDADE INDUSTRIAL Cálculo de solda de filete Resistências de cálculo a solicitação de cálculo é igual à resultante vetorial de todas as forças de cálculo na junta que produzam tensões normais
Leia maisMestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I. Fluido Perfeito
Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial Aerodinâmica I Fluido Perfeito 1. Considere o escoamento bidimensional, irrotacional e incompressível definido pelo potencial φ = a) Mostre que φ satisfaz
Leia maisConceito de Tensão. Índice
Conceito de Tensão Índice Breve Revisão dos Métodos da Estática 1 Tensões em Elementos Estruturais 2 nálise e Dimensionamento 3 Esforço xial; Tensão Normal 4 rincípio de Saint-Venant 5 Tensão Tangencial
Leia maisDINÂMICA DO PONTO MATERIAL
DINÂMICA DO PONTO MATERIAL 1.0 Conceitos Forças se comportam como vetores. Forças de Contato: Representam o resultado do contato físico entre dois corpos. Forças de Campo: Representam as forças que agem
Leia maisExercícios de Física Eletromagnetismo
Exercícios de Física Eletromagnetismo 1-Considerando as propriedades dos ímãs, assinale a alternativa correta. a) Quando temos dois ímãs, podemos afirmar que seus pólos magnéticos de mesmo nome (norte
Leia maisExercícios de Física Eletromagnetismo
Exercícios de Física Eletromagnetismo 1-Considerando as propriedades dos ímãs, assinale a alternativa correta. a) Quando temos dois ímãs, podemos afirmar que seus pólos magnéticos de mesmo nome (norte
Leia maisExercícios Eletromagnetismo
Exercícios Eletromagnetismo 1-Considerando as propriedades dos ímãs, assinale a alternativa correta. a) Quando temos dois ímãs, podemos afirmar que seus pólos magnéticos de mesmo nome (norte e norte, ou
Leia maisUniversidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Grupo de Análise e Projeto Mecânico
Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Grupo de nálise e Projeto Mecânico CURSO DE MECÂNIC DOS SÓLIDOS Prof. José Carlos Pereira gosto de 00 SUMÁRIO 1 CÁLCULO DS REÇÕES...
Leia maisCálculo Numérico Faculdade de Engenharia, Arquiteturas e Urbanismo FEAU
Cálculo Numérico Faculdade de Engenharia, Arquiteturas e Urbanismo FEAU Prof. Dr. Sergio Pilling (IPD/ Física e Astronomia) III Resolução de sistemas lineares por métodos numéricos. Objetivos: Veremos
Leia maisME-38 MÉTODOS DE ENSAIO ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS-DE-PROVA CILÍNDRICOS DE CONCRETO
ME-38 MÉTODOS DE ENSAIO ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS-DE-PROVA CILÍNDRICOS DE CONCRETO DOCUMENTO DE CIRCULAÇÃO EXTERNA 1 ÍNDICE PÁG. 1. INTRODUÇÃO... 3 2. OBJETIVO... 3 3. S E NORMAS COMPLEMENTARES...
Leia mais5. ENGRENAGENS Conceitos Básicos
Elementos de Máquinas I Engrenagens Conceitos Básicos 34 5. EGREAGES Conceitos Básicos 5.1 Tipos de Engrenagens Engrenagens Cilíndricas Retas: Possuem dentes paralelos ao eixo de rotação da engrenagem.
Leia maisUniversidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias. Resistência dos Materiais II Estruturas III. Capítulo 5 Flambagem
Capítulo 5 Flambagem 5.1 Experiências para entender a flambagem 1) Pegue uma régua escolar de plástico e pressione-a entre dois pontos bem próximos, um a cinco centímetros do outro. Você está simulando
Leia maisQuestão 1. Questão 2. Resposta. Resposta
Questão 1 Na natureza, muitos animais conseguem guiar-se e até mesmo caçar com eficiência, devido à grande sensibilidade que apresentam para a detecção de ondas, tanto eletromagnéticas quanto mecânicas.
Leia maisMiguel C. Branchtein, Delegacia Regional do Trabalho no Rio Grande do Sul
DETERMINAÇÃO DE CONDIÇÃO DE ACIONAMENTO DE FREIO DE EMERGÊNCIA TIPO "VIGA FLUTUANTE" DE ELEVADOR DE OBRAS EM CASO DE QUEDA DA CABINE SEM RUPTURA DO CABO Miguel C. Branchtein, Delegacia Regional do Trabalho
Leia maisFlambagem de Colunas Introdução
- UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE ENGENHARIA INDUSTRIAL METALÚRGICA DE VOLTA REDONDA PROFESSORA: SALETE BUFFONI DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Flambagem de Colunas Introdução Os sistemas
Leia maisENGENHARIA CIVIL. Questão nº 1. Padrão de Resposta Esperado: a) Solução ideal
Questão nº 1 a) Solução ideal Aceita-se que a armadura longitudinal seja colocada pelo lado de fora das armaduras. Caso o graduando apresente o detalhe das armaduras, a resposta será: Solução para as hipóteses
Leia mais2.0 DEFORMAÇÃO POR TORÇÃO DE UM EIXO CIRCULAR
TORÇÃO 1.0 OBJETIVO No estudo da torção serão discutidos os efeitos da aplicação de esforços torcionais em um elemento linear longo, tal como um eixo ou um tubo. Será considerado que o elemento tenha seção
Leia maisIntrodução ao Estudo da Corrente Eléctrica
Introdução ao Estudo da Corrente Eléctrica Num metal os electrões de condução estão dissociados dos seus átomos de origem passando a ser partilhados por todos os iões positivos do sólido, e constituem
Leia maisSoluções das Questões de Física da Universidade do Estado do Rio de Janeiro UERJ
Soluções das Questões de Física da Universidade do Estado do Rio de Janeiro UERJ º Exame de Qualificação 011 Questão 6 Vestibular 011 No interior de um avião que se desloca horizontalmente em relação ao
Leia maisPROCESSO SELETIVO DO PRIMEIRO SEMESTRE DE 2015 PROVA DE PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO METAL-MECÂNICA
PROVA DE PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO METAL-MECÂNICA Um metal deforma-se plasticamente segundo a curva Y = 400 + 700 e 0,4. Deseja-se trefilar um fio circular deste metal do diâmetro inicial 8 mm, promovendo
Leia maisEnsaios Mecânicos de Materiais. Aula 10 Ensaio de Torção. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais Aula 10 Ensaio de Torção Tópicos Abordados Nesta Aula Ensaio de Torção. Propriedades Avaliadas do Ensaio. Exemplos de Cálculo. Definições O ensaio de torção consiste em aplicação
Leia maisTIPO-A FÍSICA. x v média. t t. x x
12 FÍSICA Aceleração da gravidade, g = 10 m/s 2 Constante gravitacional, G = 7 x 10-11 N.m 2 /kg 2 Massa da Terra, M = 6 x 10 24 kg Velocidade da luz no vácuo, c = 300.000 km/s 01. Em 2013, os experimentos
Leia maisUniversidade Paulista Unip
Elementos de Produção de Ar Comprimido Compressores Definição Universidade Paulista Unip Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas,
Leia maisCondução Unidimensional em Regime Estacionário 5ª parte (Geração de Energia Térmica e Superfícies Estendidas)
FENÔMENOS DE TRANSPORTE II TRANSFERÊNCIA DE CALOR DEQ303 Condução Unidimensional em Regime Estacionário 5ª parte (Geração de Energia Térmica e Superfícies Estendidas) Professor Osvaldo Chiavone Filho Soluções
Leia maisCapítulo 5: Aplicações da Derivada
Instituto de Ciências Exatas - Departamento de Matemática Cálculo I Profª Maria Julieta Ventura Carvalho de Araujo Capítulo 5: Aplicações da Derivada 5- Acréscimos e Diferenciais - Acréscimos Seja y f
Leia maisDinâmica do movimento de Rotação
Dinâmica do movimento de Rotação Disciplina: Mecânica Básica Professor: Carlos Alberto Objetivos de aprendizagem Ao estudar este capítulo você aprenderá: O que significa o torque produzido por uma força;
Leia maisQuestão 2 Uma esfera de cobre de raio R0 é abandonada em repouso sobre um plano inclinado de forma a rolar ladeira abaixo. No entanto, a esfera
Questão 1 Na figura abaixo, vê-se um trecho de uma linha de produção de esferas. Para testar a resistência das esferas a impacto, são impulsionadas a partir de uma esteira rolante, com velocidade horizontal
Leia maisEletricidade e Magnetismo - Lista de Exercícios IV CEFET-BA / UE - VITÓRIA DA CONQUISTA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Eletricidade e Magnetismo - Lista de Exercícios IV CEFET-BA / UE - VITÓRIA DA CONQUISTA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Campo Magnético (Fundamentos de Física Vol.3 Halliday, Resnick e Walker, Cap.
Leia maisV = 0,30. 0,20. 0,50 (m 3 ) = 0,030m 3. b) A pressão exercida pelo bloco sobre a superfície da mesa é dada por: P 75. 10 p = = (N/m 2 ) A 0,20.
11 FÍSICA Um bloco de granito com formato de um paralelepípedo retângulo, com altura de 30 cm e base de 20 cm de largura por 50 cm de comprimento, encontra-se em repouso sobre uma superfície plana horizontal.
Leia maisEletricidade e Magnetismo - Lista de Exercícios I CEFET-BA / UE - VITÓRIA DA CONQUISTA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Eletricidade e Magnetismo - Lista de Exercícios I CEFET-BA / UE - VITÓRIA DA CONQUISTA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Carga Elétrica e Lei de Coulomb 1. Consideremos o ponto P no centro de um quadrado
Leia maisResolução Vamos, inicialmente, calcular a aceleração escalar γ. Da figura dada tiramos: para t 0
46 a FÍSICA Um automóvel desloca-se a partir do repouso num trecho retilíneo de uma estrada. A aceleração do veículo é constante e algumas posições por ele assumidas, bem como os respectivos instantes,
Leia maisFONTES DE CAMPO MAGNÉTICO. Caracterizar e mostrar o campo magnético produzido por uma carga a velocidade constante.
FONTES DE CAMPO MAGNÉTICO META Aula 8 Caracterizar e mostrar o campo magnético produzido por uma carga a velocidade constante. Mostrar a lei da circulação de Ampère-Laplace e a lei de Biot-Savart. Estudar
Leia maisEnsaio de torção. Diz o ditado popular: É de pequenino que
A UU L AL A Ensaio de torção Diz o ditado popular: É de pequenino que se torce o pepino! E quanto aos metais e outros materiais tão usados no nosso dia-a-dia: o que dizer sobre seu comportamento quando
Leia maisLista 13: Gravitação. Lista 13: Gravitação
Lista 13: Gravitação NOME: Matrícula: Turma: Prof. : Importante: i. Nas cinco páginas seguintes contém problemas para se resolver e entregar. ii. Ler os enunciados com atenção. iii. Responder a questão
Leia maisNome 3ª série Nº Conceito
Prova Recuperação do 2º Semestre (Novembro) Física Prof. Reinaldo Nome 3ª série Nº Conceito Nº de questões 14 Tempo 100 min Data 13/11/15 Não é permitido o uso de calculadora. 0 = 4..10 7 T.m/A B = 0.i
Leia maisPONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA E FÍSICA Professor: Renato Medeiros EXERCÍCIOS NOTA DE AULA IV Goiânia - 2014 EXERCÍCIOS 1. Uma partícula eletrizada positivamente é
Leia mais1 ATUADORES HIDRÁULICOS
1 ATUADORES HIDRÁULICOS Danniela Rosa Sua função é aplicar ou fazer atuar energia mecânica sobre uma máquina, levando-a a realizar um determinado trabalho. Aliás, o motor elétrico também é um tipo de atuador.
Leia maisProjeto: Torquímetro Didático
Universidade Estadual de Campinas Instituto de Física Gleb Wataghin 1º semestre de 2010 Projeto: Torquímetro Didático Disciplina: F-609 Instrumentação para Ensino Aluno: Diego Leonardo Silva Scoca diegoscocaxhotmail.com
Leia maisGEM15-Dinâmica de Máquinas
Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Mecânica Fundamentos De Dinâmica De Veículos GEM15-Dinâmica de Máquinas Professor: Marcelo Braga dos Santos Capitulo 1 Conceitos de Cinemática
Leia maisFig. 4.2 - Exemplos de aumento de aderência decorrente de compressão transversal
aderência - 1 4. Aderência, ancoragem e emenda por traspasse 4.1. Aderência A solidariedade da barra de armadura com o concreto circundante, que impede o escorregamento relativo entre os dois materiais,
Leia maisFísica - UFRGS 2010. 02. Alternativa D Afirmativa I Um ano corresponde à distância percorrida pela luz durante um ano.
Física - UFRGS 2010 01. Alternativa E De acordo com as leis de Kepler, a órbita de cada planeta é uma elipse com o Sol em um dos focos. A reta que une um planeta e o Sol, varre áreas iguais em tempos iguais
Leia mais