METODOLOGIA DO TRABALHO
CIENTÍFICO
AS ENGENHARIAS E A
ENGENHARIA MECÂNICA
Prof. Emerson F. Jaguaribe
ENGENHARIA
ENGENHARIA: é a ciência (e uma profissão) que
faz uso do conhecimento da matemática, de
técnicas e da física, para criar, aperfeiçoar e
implementar utilidades (máquinas, tipos de
materiais, estruturas, equipamentos, aparelhos,
sistemas ou dispositivos), e processos (químicos,
industriais, farmacêuticos, etc.) com funções e
objetivos práticos bem determinados.
ENGENHARIA
Objetivos práticos: Seu emprego busca viabilizar
a lei do menor esforço, o conforto, a economia
de tempo, de percurso, de recursos financeiros e
naturais, indispensáveis ao bem estar e ao
progresso da sociedade.
As bases da engenharia moderna foram
desenvolvidas, ao longo do tempo, como fruto
da necessidade do homem de superar suas
limitações e dificuldades imediatas.
ENGENHARIA
A roda, a polia, a alavanca, são exemplos de
invenções fundamentadas nos princípios da
engenharia.
O termo engenharia, adveio do vocábulo
engenheiro, que apareceu no século XVI, e
significava aquele que construía, ou operava um
engenho (máquina de guerra = catapulta).
Mesmo hoje em dia, em inglês, o termo
“Engineer”, além de significar engenheiro,
expressa maquinista, ou seja, o condutor de
trem, ou seja, o operador de trem.
ENGENHARIA
O vocábulo engenho tem origem mais antiga.
Vem do latim = ingenium = gênio (qualidade
natural), sobretudo mental = criação inteligente.
Com o passar do tempo, e com as criações
inteligentes dominando a área de projetos e
construções civis, surgiu o termo “Engenharia
Civil”, para distinguir de projetos militares, que
deram origem à Engenharia Militar.
ILUSTRAÇÕES
A roda é considerada uma das seis máquinas mais
simples empregada pelo homem. Provavelmente,
inventada pelos povos da Mesopotâmia (Iraque) 4o
milênio a. C. Transmite, amplificando, para o eixo de
rotação a força e reduzindo a velocidade aplicada em
seu perimetro. (O inverso também é verdadeiro).
Originou-se na observação dos rolos (troncos de
árvore), transformados, posteriormente, em discos.
Reduz o contato, e, consequentemente, o esforço.
A alavanca é outra máquina
criada na antiguidade. Objeto
rígido, que utiliza um ponto fixo
(fulcro) para aumentar a força
mecânica, fundamentando-se na
Eq. (1)
F1.D1 = F2.D2
(1)
ILUSTRAÇÕES
Máquinas simples, como toda máquina, são aquelas capazes de
alterar o sentido, ou a intensidade de uma força.
Foi o filosófo Arquimedes, no século III, que conceituou as três
primeiras máquinas simples: a alavanca a polia e o parafuso, que
leva o seu nome. Outros filosófos adicionaram à lista: a
engrenagem, a mola e a roda e eixo.
Polias ou roldanas são objetos que servem para mudar o sentido
e a direção de uma força.
Polia móvel
Polia Fixa.
Máquinas Simples
O parafuso de Arquimedes, é conhecido, também, como sem
fim.
É formado pela combinação de um cilindro com um plano
inclinado (ou cunha).
Uma engrenagem é uma roda dentada que, em geral, opera aos
pares, com os dentes de uma encaixando-se nos vazios da
outra. O sistema mantém a razão das velocidades angulares e,
dos torques, constante.
Máquinas Simples
A velocidade angular, , é definida pela razão entre o
deslocamento angular por unidade de tempo:
 = / t.
Rodas acopladas a um mesmo eixo possuem mesma velocidade
angular.
As velocidades lineares são diretamente proporcionais aos raios.
Assim: 1 = 2 = V1/r1 = V2/r2 ou V1/V2 = r1/r2
Para rodas acopladas
por
correias,
as
velocidades
lineares
dos pontos sobre a
correia são iguais.
Assim: V = V1 = V2
Máquinas Simples
Consequentemente:
1r1 = 2r2, isto é: 1/2 = r2/r1
Período: Caso a velocidade angular seja constante, os
pontos sobre a roda descreverão um movimento
circular e uniforme. Define-se, período, T, como o
intervalo de tempo necessário para que cada ponto da
roda realize uma volta completa.
Denomina-se de frequência, f, o número de voltas
completas efetuadas por um ponto da roda, na
unidade de tempo. Assim, f = N/t. Quando t =T, o
número de voltas N = 1, e logo: f = 1/T. No sistema
SI, t é medido em segundos e T em Hertz (1Hz = 60
rpm).
Máquinas Simples
Molas: Corpos elásticos flexíveis
armazenamento de energia mecânica.
usados
no
ILUSTRAÇÕES
Aplicações do princípio da alavanca
ILUSTRAÇÕES
Catapulta: máquina de guerra
Tropas francesas usando uma catapulta para
lançamento de granadas de mão na I Guerra
Mundial (1914-1918)
ILUSTRAÇÕES
Réplica de uma Catapulta usando o
princípio de uma besta.
Farol de Alexandria
ILUSTRAÇÕES
Pirâmide Egípcia de Khaf-re.
Vista da Acrópole de Atenas
ILUSTRAÇÕES
Modelo moderno da eolípila de Heron
Máquina de Heron, um
dos exemplos da criação
de um engenho mecânico
primitivo.
ENGENHARIA
Foi no período do Renascimento (séculos XV e
XVI) que a Engenharia Naval se destacou em
Portugal.
Apareceram, na época, novos tipos de navios,
velozes e leves como a caravela, ou navios de
carga – a nau redonda – que também servia à
guerra, ou o galeão, navio com 4 mastros, usado
no transporte de carga e na guerra (alguns com
40 canhões).
O galeão foi muito utilizado entre os séculos XVI
e XVIII.
ILUSTRAÇÕES
Caravelas: Três e dois mastros
Astrolábio:
servia para medir
a altura dos
astros, visíveis
acima
do
horizonte, para
ajudar
na Exemplo de um galeão espanhol
localização em
alto mar.
ILUSTRAÇÕES
Princípio
funcionamento
astrolábrio.
de
do
Máquina é todo mecanismo,
ou um aparato natural, que
realiza, ou ajuda na realização
de um trabalho, fazendo uso
de uma fonte de energia.
Do ponto de vista da física, é
todo e qualquer aparato que
muda o sentido, ou a
intensidade de uma força.
Final do 2o dia: 24/05/2013