Mecânica Aplicada

n.a.

O método de ensino da unidade curricular será maioritariamente centrado no aluno, recorrendo a componentes estruturais de utilização quotidiana, que o aluno, sozinho ou em grupo, terá de analisar e compreender, no âmbito dos conceitos da mecânica.

As bases para a introdução dos conceitos nucleares envolvem a utilização de vários tipos de metodologias de exposição e discussão. Assim, será implementado o seguinte:

– Exposição de conteúdos com recurso a apresentações eletrónicas, a disponibilizar aos alunos como documentação complementar de apoio à UC;

– Visualização de conteúdos multimédia;
– Visualização de componentes e montagens estruturais de suporte à UC.

Serão colocados aos alunos diversos desafios que contribuem para o processo de avaliação, contextualizados nos vários domínios da unidade curricular. Estes desafios envolvem a resolução de problemas associados à compreensão do funcionamento de alguns elementos estruturais aplicáveis no quotidiano, assim como o projeto, desenvolvimento e construção de elementos estruturais para objetivos definidos.

Complementarmente, serão resolvidos exercícios de aplicação de cada um dos conceitos da UC, que servirão de base à apreensão de conhecimentos e ao desenvolvimento dos desafios.

É objectivo genérico da disciplina de Mecânica Aplicada que o aluno adquira conhecimentos que lhe permitam compreender o comportamento de diversos elementos estruturais utilizados em ambiente industrial, com particular destaque para as áreas da construção mecânica. O Aluno deverá ser capaz de perceber quais as condições de utilização e as solicitações a que os elementos estruturais estão sujeitos, assim como determinar o material mais conveniente, forma e dimensões mais adequadas para resistir aos diversos tipos de solicitações externas aplicadas a máquinas, peças, partes de estruturas, etc…, ao menor custo possível e em condições de segurança.

O que é a Mecânica? Conceitos fundamentais. Leis de Newton. Sistema Internacional de Unidades (SI).

2 – Estática

2.1 – Ação mecânica exercida sobre uma estrutura mecânica: forças (forças concentradas e forças distribuídas) e momento (momento de uma força e binário de forças). Tipos de apoio de uma estrutura.

2.2 – Equilíbrio estático de uma estrutura mecânica: Graus de liberdade de um corpo. Equilíbrio estático de um corpo. Diagrama de corpo livre. Determinação das reações nos apoios de uma estrutura isostática. Esforços internos desenvolvidos numa estrutura mecânica: esforços axiais, esforços transversos, momentos fletores e momentos torsores. Diagramas de esforços.

2.3 – Propriedades geométricas de áreas planas. Centro geométrico de uma área plana. Momento de inércia. Teorema de Steiner. Momento polar de Inércia. Propriedades de secções transversais de alguns perfis estruturais em aço.

3 – Conceitos Básicos de Resistência dos Materiais

Conceito de tensão: tensão normal e tensão de corte. Conceito de deslocamento e de deformação. Extensómetro elétrico por resistência. Lei de Hooke. Diagramas de tensão – deformação para materiais dúcteis e frágeis. Conceito de elasticidade e plasticidade. Propriedades mecânicas dos materiais. Princípio da Sobreposição dos Efeitos das Forças. Energia Potencial de Deformação. Conceito de Resiliência e de Tenacidade de um material. Dimensionamento básico de uma estrutura mecânica. Noção de coeficiente de segurança.

4 – Elementos Estruturais sujeitos a Esforços Axiais

Tensões em barras solicitadas axialmente. Princípio de Saint-Venant. Alongamento de uma barra solicitada axialmente. Influência da temperatura no alongamento de uma barra. Estruturas estaticamente indeterminadas.

5 – Elementos Estruturais sujeitos à Torção

Corte puro. Torção em peças de secção circular e não circular. Estudo de perfis fechados de paredes finas. Torção em estruturas estaticamente indeterminadas. Potência transmitida por um motor a um veio.

6 – Elementos Estruturais sujeitos à Flexão

Flexão de vigas de eixo retilíneo: flexão pura, flexão simples. Tensões normais de compressão e de tração. Equação da linha neutra. Tensões de corte em flexão. Momento estático para uma seção transversal circular, retangular, em forma de T e em forma de I. Cálculo de deslocamentos e rotações em vigas utilizando tabelas práticas fornecidas no moodle.

7 – Análise experimental de Tensões

Conceitos básicos e princípio de funcionamento. Tipos de expensómetros. Especificações e seleção de extensómetros. Técnicas de colagem e montagem de extensómetros. Células de carga. Exemplos de aplicação.

NAO

Antunes, F. (2012). Mecânica Aplicada – Uma Abordagem Prática. Lidel.

Beer, F.; Johnston, P.; Russell, E.;  DeWolf, J. (2006). Resistência dos Materiais (4^a edição). McGraw Hill.

Farinha, J. S. B.; Correia dos Reis, A. (1992). Tabelas Técnicas (Edição P.O.B.).

Gomes, P.  (2015). Resistência dos Materiais. [S.I.] J.

Hibbeler, R. C. (2005). Estática – Mecânica para Engenharia (10^a edição). Pearson Prentice Hall.

Hibbeler, R. C. (2006). Resistência dos Materiais (5^a edição). Pearson Prentice Hall.