DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Disciplina: Mecânica Geral - Dinâmica

Código: 30-270

Carga Horária: 80h (Teórica: 60h) (Prática: 20h)

Créditos: 04

Pré-Requisito: 30-265

EMENTA

Dinâmica de um ponto material. Trabalho e energia. Quantidade de movimento. Dinâmica de sistemas de pontos materiais. Cinemática de corpos rígidos. Dinâmica de corpos rígidos: movimentos bidimensional e tridimensional. Introdução a vibrações mecânicas.

OBJETIVOS

A disciplina aborda os conceitos da dinâmica, preparando o acadêmico desenvolver as seguintes competências gerais:

- Formular e conceber soluções de engenharia, analisando e compreendendo os usuários dessas soluções e seu contexto.

- Formular, de maneira ampla e sistêmica, questões de engenharia, considerando o usuário e seu contexto, concebendo soluções criativas, bem como o uso de técnicas adequadas.

- Analisar e compreender os fenômenos físicos por meio de modelos simbólicos e físicos, verificados e validados por experimentação.

- Ser capaz de modelar os fenômenos e sistemas físicos, utilizando ferramentas, computacionais e de simulação.

- Prever os resultados dos sistemas por meio dos modelos.

- Ser capaz de conceber e projetar soluções criativas, viáveis, técnica e economicamente, nos contextos que serão aplicadas.

- Projetar e determinar os parâmetros construtivos e operacionais para as soluções de engenharia.

- Comunicar-se eficazmente nas formas escrita, oral e gráfica.

- Ser capaz de expressar-se adequadamente, inclusive por meio de uso de tecnologias digitais de informação e comunicação.

- Ser capaz de assumir atitude investigativa e autônoma, com vistas à aprendizagem contínua.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 1 -  CINEMÁTICA DE UM PONTO MATERIAL

Introdução. Cinemática do movimento retilíneo. Cinemática do movimento curvilíneo: componentes cartesianos, componentes normal e tangencial à trajetória.

UNIDADE DE ENSINO 2 – DINÂMICA DE UM PONTO MATERIAL: fORÇA E ACELERAÇÃO

Leis de Newton para o movimento. A equação de movimento. A equação de movimento para um sistema de pontos materiais. Equações de movimento: coordenadas cartesianas. Equações de movimento: coordenadas normal e tangencial.

Atividade Prática 01: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 01 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 3 –  DINÂMICA DE UM PONTO MATERIAL: TRABALHO E ENERGIA

Trabalho de uma força. Princípio do trabalho e energia. Princípio do trabalho e energia para um sistema de pontos materiais. Potência e rendimento. Forças conservativas e energia potencial. Conservação de energia.

Atividade Prática 02: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 02 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 4 –  DINÂMICA DE UM PONTO MATERIAL: IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO

Princípio do impulso e quantidade de movimento. Princípio do impulso e quantidade de movimento para um sistema de pontos materiais. Conservação da quantidade de movimento para um sistema de pontos materiais. Colisão. Momento angular. Relação entre momento angular e momento de uma força. Princípios do impulso e momento angular.

Atividade Prática 03: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 03 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 5 –  CINEMÁTICA DE UM CORPO RÍGIDO: MOVIMENTO PLANO

Movimento de um corpo rígido. Translação. Rotação em torno de um eixo fixo. Movimento absoluto: velocidade e aceleração. Movimento relativo: velocidade e aceleração.

Atividade Prática 04: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 04 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 6 –  DINÂMICA DO MOVIMENTO PLANO DE UM CORPO RÍGIDO: FORÇA E ACELERAÇÃO

Momento de inércia. Equações dinâmicas do movimento plano. Equações de movimento: translação. Equações de movimento: rotação em torno de um eixo fixo. Equações de movimento: movimento plano geral.

Atividade Prática 05: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 05 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 7 –  DINÂMICA DO MOVIMENTO PLANO DE UM CORPO RÍGIDO: TRABALHO E ENERGIA

Energia cinética. Trabalho de uma força e de um binário. Princípio do trabalho e energia. Conservação da energia.

UNIDADE DE ENSINO 8 –  DINÂMICA DO MOVIMENTO PLANO DE UM CORPO RÍGIDO: IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO

Quantidade de movimento e momento angular. Princípios do impulso e quantidade de movimento/momento angular. Conservação da quantidade de movimento e do momento angular. Colisão excêntrica.

Atividade Prática 06: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 06 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

UNIDADE DE ENSINO 9 –  CINEMÁTICA DE UM CORPO RÍGIDO: MOVIMENTO ESPACIAL

Rotação em torno de um ponto fixo. Movimento geral.

UNIDADE DE ENSINO 10 –  DINÂMICA DE UM CORPO RÍGIDO: MOVIMENTO ESPACIAL

Momento angular: princípio do impulso e quantidade de movimento/momento angular. Energia cinética: Princípio do trabalho e energia. Equações de movimento: translação, rotação e equações de Euler.

UNIDADE DE ENSINO 11 – INTRODUÇÃO A VIBRAÇÕES MECÂNICAS

Vibração livre sem amortecimento. Métodos de energia. Vibração forçada sem amortecimento. Vibração livre com amortecimento viscoso. Vibração forçada com amortecimento viscoso.

Atividade Prática 07: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 07 – Solução de um problema real de engenharia utilizando a rotina proposta para resolver exercícios com todos os passos lógicos apresentados.

METODOLOGIA

Visando desenvolver competências apresentadas, as aulas serão desenvolvidas de forma variada e terão como metodologias: a tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos) e a ativa (sala de aula invertida, aprendizagem baseada em problema e projeto, estudo de caso). No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, poderão ser utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, materiais concretos e softwares matemáticos, e a contextualização se dará através da resolução de problemas reais. Os acadêmicos desenvolverão os TDEs - Trabalhos Discente Efetivos no total de 10h, envolvendo resolução de exercícios e problemas com e sem auxílio de softwares matemáticos e trabalho interdisciplinar envolvendo a aplicação de conceitos físicos e matemáticos à área da engenharia.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina se propõe a verificar se as competências propostas neste plano de ensino foram desenvolvidas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas e TDEs, estes últimos valendo 20% da média parcial.

As avaliações serão realizadas ao longo do semestre e distribuídas uniformemente de acordo com o plano de ensino e serão organizadas como um reforço, em relação ao aprendizado e ao desenvolvimento das competências. Em aula antecedente a uma avaliação serão apresentadas orientações a respeito da sistemática a ser adotada e os conteúdos exigidos, bem como os critérios específicos da avaliação. No instrumento de avaliação haverá de forma explícita e por escrito quanto valerá cada questão.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

BEER, F. Pierre; JOHNSTON JUNIOR, Elwood Russell. Mecânica vetorial para Engenheiros: cinemática e dinâmica. 5.ed. São Paulo: Makron Books, 1994.

SHAMES, Irving H.. Dinâmica: Mecânica para engenharia. 4.ed. São Paulo: Prentice-Hall, 2003.

HIBBELER, R. C. Dinâmica: Mecânica para engenharia. 10.ed. São Paulo: Prentice Hall,  2005.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

SANTOS, I.F. Dinâmica de Sistemas Mecânicos: Modelagem, Simulação, Visualização, Verificação. São Paulo, Makron Books, 2001.

RAO, Singiresu S. Vibrações mecânicas. 4.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall,  2008.

TONGUE, Benson H.; SHEPPARD, Sheri D.. Dinâmica: análise e projeto de sistemas em movimento. Rio de Janeiro: LTC, 2007.

WADROW, Keneth J.. Kinematics, dynamics, and design of machinery. 2.ed.  United States: John Wiley & Sons, 2004.

SETO, William W. Vibrações mecânicas. Rio de Janeiro: McGraw-Hill, 1971