Tudo Sobre mecânica

Escola: E. B. 2/3 de Medas
Ano Lectivo: 2007/2008
Trabalho de:
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Mecânica – É a parte da física que estuda as forças e os
efeitos que produzem.
Força – É toda a causa capaz de modificar o estado de
repouso ou movimento de um corpo, logo, é capaz de
realizar um trabalho.
Efeitos das forças - É a deformação da matéria, a
alteração do estado de um corpo, o deslocamento de um
corpo, a redução dos efeitos de gravidade, etc. A
grandeza força designa-se pela letra F, e a unidade em
que se mede é o newton (N).
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Trabalho - É o produto da força que se exerce no corpo,
pela distância que o corpo se move na direcção e
sentido da força.
Potência - É um trabalho produzido por unidade de tempo.
Esta grandeza representa-se por P, e a unidade de
medida é o watt (W).
Tipos de movimento - Um primeiro movimento que está
presente no nosso quotidiano é o movimento da queda
livre de um corpo, resultante da força da gravidade
terrestre. Exemplos de outros movimentos: o
movimento circular e o movimento rectilíneo (constante
ou variável).
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Leis do Movimento
1ª Lei - Todo o corpo permanece em estado de repouso ou
com movimento rectilíneo uniforme, enquanto sobre ele
não actuar qualquer força (lei da inércia).
2ª Lei - A variação da quantidade de movimento é
proporcional à intensidade da força aplicada, sendo a
sua direcção igual àquela em que actua a força.
3ª Lei - A qualquer acção opõe-se uma reacção de
intensidade igual e de sentido oposto. As interacções
mútuas de dois corpos são sempre iguais e de sentidos
contrários.
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Lei da Atracção Universal
Gravitação
Duas partículas materiais quaisquer atraem-se ou
gravitam
reciprocamente
com
directamente
proporcional às
inversamente
proporcional
ao
uma
força
suas massas
e
quadrado
da
distância que as separa.
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Ao longo da história, o Homem procurou criar condições
de trabalho que lhe permitissem reduzir o esforço
físico. Para isso, inicialmente, utilizou meios auxiliares
que lhe permitiam realizar trabalhos mais facilmente e
com menor gasto da sua força muscular. Esses
primeiros meios foram a alavanca, a roda, o plano
inclinado, etc., que, pela sua simplicidade, foram
designados por máquinas simples. As máquinas simples
são
fundamentais,
presentes
em
pois
todos
os
os
seus
princípios
mecanismos
estão
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utilizados
Alavanca
A alavanca é uma barra de um material sólido e rígido
que gira em torno de um ponto de apoio, designado por
fulcro ou eixo de rotação.
Os elementos em jogo numa alavanca são os seguintes:
 força motriz ou potência (P);
 força resistente ou resistência (R);
 braço de potência (BP): distância entre a força motriz
(P) e o ponto de apoio;
 braço de resistência (BR): distância entre a força
resistente (R) e o ponto de apoio.
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Conforme a posição do ponto de apoio, as
alavancas classificam-se em:
 interfixa: o ponto de apoio situa-se entre a
potência e a resistência;
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 inter-resistente: a resistência é exercida entre o
ponto de apoio e a potência;
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 inter-potente: a potência é exercida entre o
ponto de apoio e a resistência;
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Plano Inclinado
Plano Inclinado é uma superfície plana e inclinada,
desde que forme um ângulo inferior a 90º com o plano
horizontal. Provavelmente é a mais antiga máquina
simples usada pelo Homem.
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Roda
A roda é talvez a descoberta mais importante do Homem.
Porém, não se sabe como nem quando foi inventada.
Provavelmente surgiu como rolete, quando o Homem
primitivo
teve
de
transportar
grandes
pesos
para
distâncias longas, e onde só uma força não era o
suficiente.
A roda é uma descoberta tão importante, que não se
consegue imaginar o mundo sem ela; a roda faz parte de
todos os mecanismos que utilizamos, se não fosse a roda
não teríamos muitas coisas que conhecemos, nem o avanço
tecnológico e o progresso que temos hoje em dia.
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Roldana
Outra
evolução
da
roda,
que
permitiu
o
desenvolvimento de vários mecanismos, é a roldana.
A roldana é uma roda que na borda tem um sulco
onde se encaixa uma corda ou um cabo e gira em
redor do seu eixo ao centro. As roldanas podem
ser aplicadas como fixas ou como móveis.
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Roldana Fixa
A roldana fixa funciona como uma alavanca
interfixa em que os braços são iguais. A roldana
fixa permite levantar pesos de forma mais cómoda,
permitindo variar a direcção e o sentido das forças
aplicadas.
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Roldana Móvel
A roldana móvel move-se juntamente com a carga e
baseia-se no funcionamento de uma alavanca interresistente.
Na roldana móvel, para realizar o mesmo trabalho, é
necessária menos força que na roldana fixa.
Com a ajuda de roldanas, associadas de determinadas
formas, podem constituir-se sistemas de roldanas, que
permitem levantar cargas muito pesadas, fazendo muito
pouca força.
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Polias
Polias são mecanismos de transmissão fixos ao eixo de
máquinas ou motores e o movimento é transmitido por
correias.
Se o diâmetro das polias for igual transmite-se um
movimento com a mesma velocidade, isto é, o mesmo número
de rotações por minuto; se as polias tiverem diâmetros
diferentes, além de transmitirem o movimento, alteram a
velocidade, isto é, o número de rotações por minuto.
À polia que é propulsora chama-se polia motora ou motriz. À
outra chama-se polia movida.
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Engrenagens
As engrenagens são constituídas por rodas dentadas que se
encaixam umas nas outras, transmitindo movimento, mas
invertendo o sentido de rotação quando se trata de apenas
duas rodas.
As rodas dentadas estão fixas a eixos e transmitem
movimentos de rotação. Para se conservar o mesmo sentido
de rotação, é necessário introduzir uma terceira roda.
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Cremalheira
Um outro mecanismo muito utilizado em máquinas é o
conjunto pinhão-cremalheira. Este mecanismo transforma
um movimento circular num movimento rectilíneo, ou
rectilíneo em circular; é constituído por uma roda dentada
que engrena numa barra também provida de dentes, ou
numa corrente.
Os dentes normalmente têm um formato trapezoidal.
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Parafuso sem fim
É um mecanismo idêntico à cremalheira, em que a parte que
liga à roda dentada é um parafuso, que tem uma rosca cujo
formato é idêntico, isto é, a rosca tem a forma trapezoidal
e permite mudar em 90º o sentido do movimento, mantendo
o movimento circular.
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Biela-Manivela
A biela-manivela é um sistema mecânico que
transforma um movimento rectilíneo, de vai e vem,
num movimento circular contínuo e vice-versa.
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Came ou Veio de Excêntricos
A came ou veio de excêntricos é um mecanismo que
transforma um movimento circular num movimento
rectilíneo alternado, isto é, de vai e vem.
É muito usado nos automóveis para comando das
válvulas, tomando o nome técnico de árvore de
cames.
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Cardan
A junta cardan é um mecanismo que permite a transmissão
de um movimento circular, entre os dois eixos que não são
paralelos, ou que podem mudar o sentido do seu eixo, como
por exemplo: as rodas de direcção de um automóvel. Este
tipo de junta também faz amortecimento nas transmissões.
Tem o nome de eixo de cardan por ter sido inventado pelo
italiano Geronimo Cardano, no século XVI.
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Transmissão e transformação de movimentos
Nem sempre o motor que acciona numa máquina produz o
tipo
de
movimento
que
necessitamos,
nem
está
directamente acoplada ao mecanismo que pretendemos pôr
em movimento; assim, torna-se necessário ter meios de
transmitir esse movimento, bem como de o transformar
noutros tipos de movimento.
Temos dois conceitos fundamentais em mecânica:
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 transmissão de movimento: quando se pretende a
passagem de movimento de um determinado órgão da
máquina para outro da mesma máquina ou conjunto de
mecanismo, pode haver ou não alteração na velocidade.
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 transformação de movimento: quando um
movimento
sofre
alterações,
através
do
mecanismo de transmissão.
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Na transmissão e/ou transformação de movimento existem
os mais variados tipos de mecanismos. Podemos salientar os
fundamentais: sistemas de cremalheira; sistemas de bielamanivela; sistemas de came.
A generalidade das máquinas que utilizamos nas nossas
casas e em outros aspectos da nossa vida são máquinas
complexas em que os vários mecanismos se ligam uns aos
outros para se obter a função que desejamos.
Na figura representada pode-se verificar que um automóvel
e, em especial, o seu motor e respectiva transmissão de
movimento às rodas motrizes, é uma máquina onde todos os
mecanismos atrás descritos são aplicados em conjunto, isto
é, pode-se considerar o automóvel como uma máquina de
efeitos encandeados.
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Na maioria das máquinas que hoje se utilizam, são
necessários movimentos com velocidades diferentes,
implicando sistemas de transmissão que permitam
operar essa mudança. Normalmente, estes sistemas
caracterizam-se por serem constituídos por redutoras
que permitem reduzir a velocidade.
Existem aplicações deste tipo, como por exemplo:
 o sistema de carretos de uma bicicleta de montanha;
 a caixa de velocidades de um automóvel, constituída
por um sistema complexo de engrenagens redutoras.
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. O sistema de transmissão e de controlo de velocidade é o
sistema de carretos, corrente e roda (s) pedaleira(s) que
permite, quando nos deslocamos de bicicleta, dosear o
esforço e o número de voltas que temos de dar nos pedais.
As caixas de velocidades utilizadas nos automóveis são
constituídas por um conjunto de rodas redutoras, que
permitem controlar a força nas rodas motrizes, bem como
a velocidade do automóvel. As caixas de velocidades deste
tipo também se utilizam em outros tipos de máquinas
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A matéria encontra-se em três estados: gasoso, líquido e
sólido, e consoante o estado em que se encontra, oferece
mais ou menos resistência à variação da sua forma e
volume.
Os gases variam o volume com facilidade e não oferecem
resistência quanto à forma, pois adaptam-se à forma dos
recipientes, onde se encontram ou não introduzidos.
Nos líquidos consegue-se variar o volume com a aplicação
de forças muito fortes; contudo, em relação à forma, o seu
comportamento é semelhante ao dos gases.
No caso dos sólidos só se pode variar a sua forma ou
volume com a aplicação de forças de grande intensidade.
Estas características dos gases e dos líquidos produzem
uma série de fenómenos que são diferentes dos sólidos, e
que são aproveitados para a construção de mecanismos
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hidráulicos e pneumáticos.
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Princípio de Pascal
Este
princípio
aplica-se
em
sistemas
de
multiplicação de força.
Este também é o princípio aplicado nos macacos
hidráulicos para elevar os automóveis para a
substituição de um pneu, em que accionando uma
pequena alavanca de bomba hidráulica consegue
levantar-se o automóvel. Todos estes sistemas têm
de ter válvulas de não retorno para o sistema ficar
estável no ponto que pretendemos.
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Princípio de Boyle Mariotte
Os gases não têm forma definida. Alteram a sua
forma adaptando-se aos recipientes que os contêm.
Deixam-se comprimir, mas tendem sempre a
expandir-se.
Em 1662, Robert Boyle e Edme Mariotte chegaram
ao estabelecimento de uma lei, que relaciona o
volume com a temperatura.
Os volumes de uma dada massa de gás,
mantendo-se a temperatura constante, variam
na razão inversa das pressões que suportam.
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Princípio de Venturi
Um tubo de Venturi é um tubo que estreita a secção no
centro; verifica-se que, quando um fluido circula neste
tipo de sistema físico, a sua velocidade aumenta quando
passa no ponto de menor secção.
 o fluxo de ar entra na boca de Venturi no ponto A a uma
velocidade relativamente baixa;
 no centro do Venturi a área da secção é mais estreita;
 em qualquer ponto, o volume de ar que passa por segundo
é o mesmo;
 para o mesmo volume de ar atravessar uma área menor no
mesmo tempo, a velocidade do ar aumenta, o que significa
que a velocidade do ar é maior na parte central (ponto B ),
onde a secção é menor;
 como a secção do Venturi aumenta novamente à saída
(ponto C), a velocidade reduz novamente.
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