Escola:Escola: E. B. 2/3 de Medas E. B. 2/3 de Medas

Ano Lectivo:Ano Lectivo: 2007/2008 2007/2008

Trabalho de:Trabalho de:

1

2

MecânicaMecânica – É a parte da física que estuda as forças e os efeitos que produzem.

ForçaForça – 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 forçasEfeitos 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). 3

TrabalhoTrabalho - É o produto da força que se exerce no corpo, pela distância que o corpo se move na direcção e sentido da força.

PotênciaPotência - 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 movimentoTipos 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).

4

Leis do MovimentoLeis do Movimento

1ª Lei1ª 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 Lei2ª 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 Lei3ª 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. 5

Lei da Atracção Universal Lei da Atracção Universal

GravitaçãoGravitação

Duas partículas materiais quaisquer atraem-se

ou gravitam reciprocamente com uma força

directamente proporcional às suas massas e

inversamente proporcional ao quadrado da

distância que as separa.

6

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, pois os seus

princípios estão presentes em todos os mecanismos

utilizados diariamente pelo Homem.7

AlavancaAlavanca

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.

8

9

Conforme a posição do ponto de apoio, as alavancas classificam-se em:

interfixa:interfixa: o ponto de apoio situa-se entre a potência e a resistência;

10

inter-resistente:inter-resistente: a resistência é exercida entre o ponto de apoio e a potência;

11

inter-potente:inter-potente: a potência é exercida entre o ponto de apoio e a resistência;

12

Plano InclinadoPlano 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.

13

RodaRoda

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.

14

15

RoldanaRoldana

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.16

17

Roldana FixaRoldana 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.

18

19

Roldana MóvelRoldana Móvel

A roldana móvel move-se juntamente com a carga e

baseia-se no funcionamento de uma alavanca inter-

resistente.

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. 20

21

PoliasPolias

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.22

23

EngrenagensEngrenagens

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.24

25

CremalheiraCremalheira

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.

26

27

Parafuso sem fimParafuso 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.

28

29

Biela-ManivelaBiela-Manivela

A biela-manivela é um sistema mecânico que

transforma um movimento rectilíneo, de vai e

vem, num movimento circular contínuo e vice-

versa.

30

31

Came ou Veio de ExcêntricosCame 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.

32

33

CardanCardan

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.

34

35

Transmissão e transformação de Transmissão e transformação de movimentosmovimentos

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:

36

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.

37

transformação de movimento: quando um movimento

sofre alterações, através do mecanismo de transmissão.

38

Na transmissão e/ou transformação de movimento

existem os mais variados tipos de mecanismos. Podemos salientar os fundamentais: sistemas de cremalheira; sistemas de biela-manivela; 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.

39

40

41

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.

42

. 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

43

44

45

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 hidráulicos e pneumáticos.

46

47

Princípio de PascalPrincípio 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.48

49

Princípio de Boyle MariottePrincípio 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.

50

51

Princípio de VenturiPrincípio 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.

52

53

54