EQUAÇÕES DINÂMICAS DE MOVIMENTO PARA CORPOS RÍGIDOS UTILIZANDO REFERENCIAL MÓVEL

Documentos relacionados
CAPÍTULO 10 DINÂMICA DO MOVIMENTO ESPACIAL DE CORPOS RÍGIDOS

EQUAÇÕES DINÂMICAS DE MOVIMENTO ESPACIAL PARA CORPOS RÍGIDOS

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Física Geral I - F Aula 13 Conservação do Momento Angular e Rolamento. 2 0 semestre, 2010

Introdução. Introdução. Introdução Objetivos. Introdução Corpo rígido. Introdução Notação

Física I. Aula 9 Rotação, momento inércia e torque

2ªAula do cap. 11. Quantidade de Movimento Angular L. Conservação do Momento Angular: L i = L f

Física I IME. 2º Semestre de Instituto de Física Universidade de São Paulo. Professor: Luiz Nagamine Fone: 3091.

Física Geral. Força e Torque

MOMENTO DE INÉRCIA DE UM CORPO RÍGIDO

TICA. Sistemas Equivalentes de Forças MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: ESTÁTICA. Nona Edição CAPÍTULO. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Departamento de Engenharia Mecânica

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Mecânica

DINÂMICA DO CORPO RÍGIDO

Capítulo 2 Galvanômetros

CAPÍTULO 04 CINEMÁTICA INVERSA DE POSIÇÃO

Dinâmica do Sistema Solar

Prof. Anderson Coser Gaudio Departamento de Física Centro de Ciências Exatas Universidade Federal do Espírito Santo

Curso de Análise Matricial de Estruturas 1 II.6 FORMULAÇÃO DAS MATRIZES DE FLEXIBILIDADE E RIGIDEZ EM TERMOS DE ENERGIA

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Breve Revisão de Cálculo Vetorial

ELECTROMAGNETISMO E ÓPTICA Cursos: MEBiom + MEFT + LMAC 1 o TESTE (16/4/2016) Grupo I

CAPÍTULO 02 MOVIMENTOS DE CORPO RÍGIDO. TRANSFORMAÇÕES HOMOGÊNEAS

FLUXO E DIVERGENTE DE UM CAMPO VETORIAL

Capítulo 10. Rotações

INTEGRAL DE LINHA E ROTACIONAL DE UM CAMPO VETORIAL

Aula 3 Trabalho e Energia - Bioenergética

Para duas variáveis aleatórias X e Y define-se Função Distribuição Cumulativa CDF F XY (x,y)

Sistemas de Referência Diferença entre Movimentos Cinética. EESC-USP M. Becker /58

MECÂNICA. F cp. F t. Dinâmica Força resultante e suas componentes AULA 7 1- FORÇA RESULTANTE

PME5325-Fundamentos da Turbulência 2017

APOSTILA. AGA Física da Terra e do Universo 1º semestre de 2014 Profa. Jane Gregorio-Hetem. CAPÍTULO 4 Movimento Circular*

Física. Unidades fundamentais: -unidade de massa: Kg -unidade de comprimento: m -unidade de tempo: s

Mecânica Técnica. Aula 4 Adição e Subtração de Vetores Cartesianos. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

1º Exame de Mecânica Aplicada II

(Eq. conservação da quantidade de movimento para V.C., cont) Caso particular: escoamento uniforme permanente

SOLUÇÃO PRATIQUE EM CASA

4 O Método de Partículas SPH

Licenciatura em Engenharia Civil MECÂNICA II

Eletricidade e Magnetismo II Licenciatura: 1ª Aula (30/07/2012) Prof. Alvaro Vannucci. Revisão das Leis de Gauss, de Ampère e de Faraday

Eletromagnetismo Aplicado

Aula18 (RG4) Desenvolvimento formal da Relatividade Geral

PME 2556 Dinâmica dos Fluidos Computacional. Aula 1 Princípios Fundamentais e Equação de Navier-Stokes

Consideremos uma distribuição localizada de carga elétrica, de densidade ρ(x), sob a ação de um potencial eletrostático externo ϕ E (x).

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Departamento de Engenharia Mecânica

VETORES GRANDEZAS VETORIAIS

Mecânica Técnica. Aula 5 Vetor Posição, Aplicações do Produto Escalar. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Versão 2 RESOLUÇÃO GRUPO I. = 0. Tal permite excluir a opção C.

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Departamento de Engenharia Mecânica

TICA MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: ESTÁTICA. Nona Edição CAPÍTULO. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

INTRODUÇÃO À MECÂNICA CLÁSSICA. Transparências das aulas teóricas. Maria Inês Barbosa de Carvalho

SC de Física I Nota Q Nota Q2 Nota Q3 NOME: DRE Teste 1

SISTEMA DE COORDENADAS

RESOLUÇÃO SIMULADO ITA FÍSICA E REDAÇÃO - CICLO 7 FÍSICA GM G M GM GM. T g

Fundamentos da Eletrostática Aula 15 Expansão Multipolar II

1ªAula do cap. 10 Rotação

ELECTROMAGNETISMO. EXAME 1ª Chamada 22 de Junho de 2009 RESOLUÇÕES

Uma derivação simples da Lei de Gauss

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA PME 2200 MECÂNICA B 2ª

Uma sonda de exploração espacial prepara-se para colocar um satélite de comunicações numa órbita em redor do planeta Marte.

Ondas - 2EE 2003 / 04. Caracterização do canal de rádio

MATEMÁTICA II - Engenharias/Itatiba SISTEMAS LINEARES

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Departamento de Engenharia Mecânica

Leitura obrigatória Mecânica Vetorial para Engenheiros, 5ª edição revisada, Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr.

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

TICA MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: ESTÁTICA CAPÍTULO. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

F-328 Física Geral III

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Seção 8: EDO s de 2 a ordem redutíveis à 1 a ordem

FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA. Localização Espacial de um Corpo Rígido

MATEMÁTICA - 16/12/2010

FGE0270 Eletricidade e Magnetismo I

Dinâmica do Movimento Circular

Disciplina: FGE5748 Simulação Computacional de Líquidos Moleculares 1

Modelagem Matemática de Sistemas Mecânicos Introdução às Equações de Lagrange

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Departamento de Engenharia Mecânica

Os fundamentos da Física Volume 3 1. Resumo do capítulo

CAPÍTULO 6. Seja um corpo rígido C, de massa m e centro de massa G, realizando um movimento plano paralelo ao plano de referência xy, figura 6.1.

Potencial Elétrico. Prof. Cláudio Graça 2012

CONCURSO PÚBLICO EDITAL Nº 03 / 2015

UNIVERSIDADE DE TAUBATE HENRIQUE DE CAMARGO KOTTKE UMA VISÃO GLOBAL DA DINÂMICA DE NEWTON-EULER APLICADA A ROBÔS MANIPULADORES

Exercícios Resolvidos Integrais em Variedades

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Licenciatura em Engenharia Civil MECÂNICA II

a) A energia potencial em função da posição pode ser representada graficamente como

FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA. Localização Espacial de um Corpo Rígido

Lei de Gauss II Revisão: Aula 2_2 Física Geral e Experimental III Prof. Cláudio Graça

CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL II 014.2

ESCOAMENTO POTENCIAL. rot. Escoamento de fluido não viscoso, 0. Equação de Euler: Escoamento de fluido incompressível cte. Equação da continuidade:

Licenciatura em Engenharia Civil MECÂNICA II

Cap.10 Energia. Do professor para o aluno ajudando na avaliação de compreensão do capítulo.

PME 2200 Mecânica B 1ª Prova 31/3/2009 Duração: 100 minutos (Não é permitido o uso de calculadoras)

Física Geral I - F Aula 11 Cinemática e Dinâmica das Rotações. 2 0 semestre, 2010

A dinâmica estuda as relações entre as forças que actuam na partícula e os movimentos por ela adquiridos.

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE Escola de Engenharia. 1 Cinemática 2 Dinâmica 3 Estática

sistema. Considere um eixo polar. P números π 4 b) B = coincidir eixo dos y x e) r = 4

4 Sistemas de partículas

CRITÉRIOS GERAIS DE CLASSIFICAÇÃO

Transcrição:

NTAS DE AULA EQUAÇÕES DINÂICAS DE IENT PARA CRPS RÍIDS UTILIZAND REFERENCIAL ÓEL RBERT SPINLA BARBSA RSB PLI USP LDS

TIAÇÃ Paa a obtenção das equações dnâmcas de um copo ígdo pode se convenente epessa o movmento em um efeencal móvel aula totalmente soldáo ao copo bod f. Neste caso as foças locas atuantes sobe o copo, fcam faclmente desctas e a dstbução de massa mat de néca do copo tona-se convenentemente constante. PSIÇÃ E REFERENCIAL ÓEL A posção do cento de massa do copo ígdo, epesso no efeencal necal XYZ, confome apesentado na Fgua, é dado pelo veto de posção em elação a ogem descto como: X I Y Z K onde I ; e K são os vesoes t-otogonas untáos do efeencal fo XYZ. Selecona-se po convenênca um efeencal móvel aula que pode se concdente com o cento de massa totalmente soldáo ao copo, confome apesentado na Fgua. A posção de um ponto P qualque do copo, tem sua posção elatva descta po: P onde, e são os vesoes t-otogonas untáos do efeencal móvel. RSB PLI USP LDS

efeencal aula pode se alnhado com seus eos pncpas de néca e sendo soldáo ao copo, a mat de néca descta neste efeencal, pemanece constante. Caso o copo sea smétco os podutos de néca seão nulos. Potanto o eo estaá alnhado com o plano de smeta longtudnal do copo. eo seá pependcula ao plano do copo paa cma. Po decoênca o eo na deção lateal aponta paa a esqueda. Z Y P X Fgua Refeencas Fo XYZ e móvel ATITUDE E ELCIDADE ANULAR s ângulos de Eule descevem a attude do copo e potanto do efeencal móvel em elação ao efeencal fo XYZ. Confome apesentado na Fgua, os ângulos de attude são: RSB PLI USP LDS

4 Ângulo de Deção ψ ângulo ps em tono do eo Z, fo; Ângulo de Elevação θ ângulo teta em tono do eo odado de ψ; Ângulo de nclnação φ ângulo ph em tono do eo do efeencal móvel; Z Y φ Z θ Ângulo de Inclnação Y g Ângulo de Elevação X ψ Ângulo de Deção X Fgua Ângulos de Rotação Eule A velocdade angula do copo, confome mostado na Fgua, pode se epessa no efeencal móvel po: com as seguntes componentes: elocdade angula de olagem:, elocdade angula de afagem: e RSB PLI USP LDS

5 elocdade angula de gunada:. gunada aw afagem ptch olagem oll elocdade Angula Fgua elocdade Angula Epessa no Refeencal óvel A velocdade angula do copo também pode se epessão no efeencal fo XYZ utlando a convenção NED noth - east - down. Assm a vaação tempoal da attude tem as seguntes componentes: elocdade de vaação da deção - ψ K, elocdade de vaação da elevação - θ ' e elocdade de vaação da nclnação - φ. Este uma mat de tansfomação [R] que coelacona os vetoes de velocdades angulaes epessas nos dos efeencas tal que: T { } [ R]{ φ θ ψ } T ou cφ sφ sθ φ sφ cθ θ cφ cθ ψ 4 RSB PLI USP LDS

6 4 CINEÁTICA D CRP A velocdade absoluta do cento de massa do copo ígdo meddo com espeto à ogem, fa e epessa no efeencal necal XYZ é dada po: d dt d X I Y Z K 5 dt A velocdade do cento de massa do copo pode se epessa no efeencal aula, confome apesentado na Fgua 4. Neste caso a velocdade é descta po: 6 onde ; e são os vesoes t-otogonas untáos do efeencal móvel. Fgua 4 elocdade do Copo epessa no efeencal móvel RSB PLI USP LDS

7 5 EQUAÇÃ D IENT DE TRANSLAÇÃ Aplcando o Teoema da Resultante da segunda Le de Newton ao copo ígdo TR, obtém-se a segunte equação dfeencal de movmento: m a F et 7 Paa a aplcação do TR fa-se necessáo potanto, a detemnação da aceleação absoluta do cento massa. Devando em elação ao tempo a velocdade do cento de massa, epessa no efeencal móvel, tem-se: a d d 8 dt dt A vaação tempoal da attude do copo no espaço e potanto dos vesoes do efeencal aula móvel é decoente da velocdade angula desta base. Fgua 5 elocdade angula epesso no efeencal móvel RSB PLI USP LDS

8 Assm consdeando que o copo tem velocdade angula confome mostado na Fgua 5, epesso no efeencal móvel po: 9 a vaação angula dos vesoes devdo ao movmento de aastamento deste efeencal, é descta po:, e e substtundo na epessão da aceleação obtêm-se: a a e utlando na equação do TR obtêm-se paa a esultante das foças etenas R epessas no efeencal móvel: m a m R Note potanto que o temo a é a aceleação epessa no efeencal móvel e o temo em da equação pecedente decoem do fato de se epessa no efeencal móvel. RSB PLI USP LDS

RSB PLI USP LDS 9 6 EQUAÇÃ D IENT ANULAR teoema da Quantdade de ovmento Angula TQA aplcada a um copo ígdo fonece as equações dfeencas de movmento angula do copo: [ ] { } { } et m a dt d } { Utlando o efeencal aula móvel e aplcando o TQA em elação ao pólo eos centas tem-se a mat de néca constante e o temo de pólo aceleado nulo, esultando na foma de veto coluna em: [ ] { } [ ] { } { } et } { } { 4 bseve que o veto de aceleação angula é obtdo de: el a a el 5 Fnalmente consdeando um copo com smeta e eos pncpas de néca obtêm-se: } { } { 6 e utlando a vaação tempoal dos vesoes do efeencal móvel obtêm-se: [ ] { } [ ] { } et 7

RSB PLI USP LDS Note que no caso do efeencal móvel se soldáo ao copo, as vaações angulaes dos vesoes, devdo ao movmento de aastamento deste efeencal, esultam em:,, 8. e aplcando no TR e no TQA obtêm-se: a 9 e sepaando as componentes da equação vetoal em cada deção epessa no efeencal móvel, paa a esultante de foças etenas R e nclundo o efeto da gavdade g afetado pela elevação φ e nclnação θ do copo confome Fgua obtêm-se: φ θ φ θ θ cos cos sen cos sen mg R m mg R m mg R m et et et et et et

Note que a velocdade tanslaconal do veículo epesso no efeencal móvel, tem valo sgnfcatvo devdo ao movmento do copo em tanslação contbu nas aceleações centípeta lateal e vetcal, segundo e espectvamente. Fnalmente as equações dfeencas de movmento paa o copo ígdo epessas no efeencal móvel são: m a m R et [ ] { } [ ] { } 4 REFERENCIA BIBLIRÁFICA: Bauh, H. 999 Analtcal Dnamcs, caw-hll, pp. 78. Fança, L. N. F. atsumua, A. Z. ecânca eal, Bluche, ª Ed., pp. 6. RSB PLI USP LDS