Post on 07-Nov-2018
Princípios Físicos
do Controle Ambiental
Prof. Márcio T. de Castro18/05/2017
Capítulo 02Conceitos BásicosSobre Mecânica
Técnico em Controle Ambiental
Mecânica
• Mecânica: ramo da física dedicado ao estudo
do estado de repouso ou movimento de
corpos sujeitos à ação de forças.
– Mecânica dos Corpos Rígidos
– Mecânica dos Corpos Deformáveis
– Mecânica dos Fluidos
Mecânica dos Corpos Rígidos
• Corpo Rígido: corpo (sólido) que não sofre
deformações sob a ação de forças externas.
– Cinemática: descrição do movimento dos corpos
sem se preocupar com suas causas.
– Dinâmica: investiga as causas e mudanças dos
movimentos dos corpos.
– Estática: estudo das condições para que ocorra o
repouso dos corpos.
Mecânica dos Corpos Deformáveis
• Corpo Deformável: corpo (sólido) que sob a
ação de uma força tende a mudar de forma e
tamanho.
– Resistência dos Materiais: estuda as relações
entre cargas externas aplicadas a um corpo
deformável e a intensidade das forças internas
que atuam dentro do corpo.
– Ensaios Mecânicos Destrutivos: procedimentos
padronizados que compreendem testes, cálculos,
gráficos e consultas a tabelas.
Mecânica dos Fluidos
• Fluido: caracterizado como uma substância
que não resiste a deformação e apresentam a
capacidade de fluir (líquidos, gases e plasmas).
– Estática dos Fluidos: propriedades e leis físicas
que regem os fluidos livres da ação de forças
externas.
– Dinâmica dos Fluidos: comportamento dos fluidos
no qual se faz presente a ação de forças externas
responsáveis pelo transporte de massa.
Referencial
• Referencial: é um corpo (ou um conjunto de
corpos) em relação ao qual são definidas as
posições de outros corpos.
8
Mecânica
• Ponto Material (ou partícula): se as dimensões
do corpo forem irrelevantes na situação em
estudo.
• Corpo Extenso: as dimensões do corpo
influenciam o fenômeno estudado.
Movimento e Repouso
• Movimento: quando um
corpo muda de posição
com o tempo de acordo
com um determinado
referencial.
• Repouso: quando um
corpo não muda de
posição com o tempo.
10
Trajetória• Trajetória: é a linha geométrica descrita pelos corpos
ao longo do movimento, em relação a um referencial (em repouso, a trajetória reduz-se a um ponto).
11
Grandezas Escalares
• Grandezas Escalares: especificadas por um
número com uma unidade.
– Representação: uma letra (ou símbolo).
• Exemplos:
– Massa: m = 3 kg
– Tempo: ∆t = 2 s
– Área: A = 5 m²
12
Grandezas Vetoriais
• Grandezas Vetoriais: possuem um valor
numérico (modulo) e uma orientação (direção
e sentido).
– Representação: letra (ou símbolo) com uma seta
em cima.
• Exemplos:
– Velocidade:
– Aceleração:
– Força:
13
v�
1F���
a�
Vetores• Vetor: símbolo matemático, em forma de seta,
utilizado para representar o módulo, a direção e o sentido de uma grandeza física vetorial.– Módulo: comprimento da seta;
– Direção: segmento da seta;
– Sentido: extremidade da seta.
• Exemplo:
14
Posição
• Posição (�): é a grandeza vetorial que
determina a posição de um corpo na
trajetória, levando em conta a distância com
relação à origem dos espaços.
• Unidade (SI): metro (m).
15
Velocidade
• Velocidade (�): é a grandeza vetorial que
determina a taxa de variação do espaço com o
tempo, em um determinado instante.
• Unidade (SI): metro por segundo (m/s).
16
Aceleração
• Aceleração (�): é a grandeza vetorial que
mede a taxa de variação da velocidade escalar
com o tempo, feita em um instante.
• Unidade (SI): metro por segundo ao quadrado
(m/s²).
17
Movimento
• Movimento Acelerado: o módulo da
velocidade é sempre crescente com o passar
do tempo.
• Movimento Retardado: o módulo da
velocidade é sempre decrescente com o
passar do tempo.
• Movimento Uniforme: o módulo da
velocidade é constante com o passar do
tempo.
18
Queda Livre
• Queda Livre: movimento uniformemente
acelerado (aceleração constante) de queda
dos corpos no vácuo, ou no ar quando a
resistência do ar é desprezível.
• Aceleração da gravidade (�): grandeza que
mede a aceleração do corpo em queda livre.
– Terra: g ≈ 10 m/s².
19
Força• Força: é uma grandeza vetorial de interações
entre pelo menos dois corpos que podeprovocar efeitos variados, como aumento oudiminuição de velocidade, giros, deformações.
• Unidade de Força (SI): newton (N)
Força Resultante
• Força Resultante (�� ): soma de todas as
forças que agem sobre um corpo.
�� = �� + � +⋯+ ��
Força Resultante• Forças de mesma direção e mesmo sentido:
– Módulo:
– Direção: mesma direção das forças
– Sentido: mesmo sentido das forças
• Exemplo:
1 2RF F F= +
Força Resultante• Forças de mesma direção e sentidos opostos:
– Módulo:
– Direção: mesma direção das forças
– Sentido: sentido da força de maior módulo
• Exemplo:
1 2RF F F= −
1 2Se F F>
Primeira Lei de Newton• 1ª Lei de Newton: se a resultante das forças que atuam
em um corpo for nula, o corpo permanecerá emrepouso (equilíbrio estático) ou em movimentoretilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico).
Segunda Lei de Newton• 2ª Lei de Newton:
• �� = força resultante que age sobre um corpo
• m = massa do corpo
• a = aceleração do corpo
• Unidade (SI): newton (N).
RF ma=
��� �
Massa X Peso• Massa (m): representa uma quantidade absoluta que independe
da posição do corpo e pode ser interpretada como a resistência que um corpo oferece a mudanças em seu movimento de translação.– Unidade (SI): quilograma (kg).
• Peso ( ): força exercida sobre um corpo pela atração gravitacional.
– Unidade (SI): newton (N).
28
.P m g=