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Introdução à Cinemática: Teoria e Aplicação, Resumos de Física

Uma introdução à cinemática, um ramo da física e engenharia que trata do movimento geométrico sem se preocupar nas causas desses movimentos. O texto aborda conceitos básicos como partículas, corpos rígidos e deformáveis, sistemas dinâmicos, referenciais, acoplamentos diretos e indiretos, cadeias cinemáticas abertas, fechadas e híbridas, deslocamento, trajetória, pares cinemáticos, espaço de trabalho e mais. Além disso, são discutidos conceitos relacionados a mecanismos e máquinas, como elos, junta, mecanismo de 4 barras, conectividade de juntas, restrição, mobilidade da cadeia, partículas, variações, inversões, fracionamento de elo e junta, fracionamento em cadeias híbridas, degeneração, mecanismos grashof e não-grashof, manivelas, balançins, defeitos de circuito, ramificação e ordem.

Tipologia: Resumos

2021

Compartilhado em 26/03/2021

usuário desconhecido
usuário desconhecido 🇧🇷

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Cinematica: ramo da fisica, mais particularmente da Mecanica Teorica, que trata da geometria do movimento sem se preocupar
com as causas desses movimentos. Cinematica aplicada: ramo da engenharia que usa conhecimentos da cinemática para o
projeto e analise de mecanismos e maquinas. O mesmo que teoria de mecanismos e máquinas (TMM) e atualmente a sigla é
(MMS) de ciência dos mecanismos e maquinas.
Particula (ponto material) – um corpo com massa finita e estrutura interna porem com dimensoes desprezíveis.
Premissa da rigidez – condição de um conjunto de pontos (partículas) ao qual quaisquer dois elementos do conjunto preservam
distancias invariantes no tempo.
Corpo – um conjunto continuo de partículas
Corpo rígido – um conjunto continuo de partículas que satisfaz a premissa da rigidez.
Corpo deformável – um conjunto continuo de partículas que não satisfaz a premissa da rigidez.
Sistema dinâmico – no sentido da mecânica – é um conjunto de partículas, corpos rígidos e suas interrelaçoes.
Referencial – eh um conjunto de 3 pontos não colineares que guardam distancias entre si invariantes com o tempo e ao qual
pode-se associar um sistema de coordenadas cartesiano destrogiro.
Referencial absoluto (fixo) – eh aquele escolhido para representar (como referencia) todo o comportamento de um sistema
mecânico.
Referencial móvel – eh um referencial associado a um corpo rígido, em geral móvel.
Cadeia cinemática – eh um conjunto de corpos rígidos sujeitos a restrições mecânicas.
Elos – são corpos rígidos que pertencem a uma cadeia cinemática.
Acoplamento – eh uma restrição mecânica imposta entre dois elos de uma cadeia cinemática.
Acoplamentos – são as restrições cinemáticas, diretas ou indiretas, entre elos de uma cadeia cinemática.
Acoplamento direto - acoplamento por contato entre dois elos de uma cadeia cinemática.
Acoplamento indireto – acoplamento sem contato direto entre dois elos de uma cadeia cinemática.
Cadeia cinemática: Aberta – entre quaisquer dois elos existe um caminho único de pares cinemáticos.
Fechada – todo elo eh conectado no mínimo com dois outros elos – sem exceção.
Hibrida – quando a cadeia eh em parte aberta e fechada.
Deslocamento – mudança de posição de um elo.
Caminho – eh um deslocamento medido ao longo de um tempo.
Trajetoria – eh um caminho com velocidades prescritas.
G. L. – números de variáveis independentes necessário para determinação de forma unívoca do comportamento de um sistema.
Espaço de trabalho – ambiente onde os mecanismo vão operar
Pares cinemáticos – restrições cinematicas diretas (por contato) entre elos de uma cadeia cinemática (acoplamentos diretos).
PC Inferiores – são pares cinemáticos cujo contato direto ocorre sobre uma superfície. (rotativo, esférico, prismático, cilíndrico,
helicoidal, plano)
PC Superiores - são pares cinemáticos cujo contato direto ocorre sobre uma curva (reta) ou um ponto.
Junta – eh a realização física de um par cinemático incluindo possivelmente conexões intermediarias com outros elementos
mecânicos.
Maquina – sistema mecânico que executa uma tarefa especifica e a transferência e transformação de movimento e força.
Mecanismo - Sistema de corpos projetado para converter movimentos e/ou forcas aplicadas em um ou vários corpos em
movimentos ou forcas aplicadas em outros corpos. - Cadeia cinemática com possibilidade de movimento relativo entre elos e ao
qual um dos elos esta associado ao referencial absoluto da cadeia cinemática.
Analise – eh realizada para um dado sistema existente em que deseja-se conhecer seu comportamento.
Sintese – Com base no comportamento desejado vai-se desenvolver (projetar o sistema)
Mecanismo de 4 barras – Mecanismo que possui 4 pares cinemáticos rotativos -4R
Barra – elo que possui apenas elementos de pares rotativos.
Biela – elemento que possui elemento de par rotativo cujo eixo possui movimento translacional retilíneo.
Manivela – elemento que possui movimento completo de rotação.
Elo “i-nario” – eh o elo que possui “i” elementos de par cinemático
Conectividade de juntas (fi) – a conectividade de juntas eh o numero de graus de liberdade de movimento relativo entre dois
corpos conectados.
Restricao (ci) – eh a quantidade de movimentos restringidos por um par cinemático. A restrição pode ser calculada através da
seguinte relação: Ci=lambda-fi M=(n-1-j)*lambda+j
M – mobilidade da cadeia, ou seja, o numero de graus de liberdade de movimento relativo entre os elos da cadeia.
n- eh o numero de elos j – eh o numero de juntas (fi=1) lambda – eh a dimensão do espaço numero de circuitos – v
v-1=j-n M=j-lambda*v
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Cinematica: ramo da fisica, mais particularmente da Mecanica Teorica, que trata da geometria do movimento sem se preocupar com as causas desses movimentos. Cinematica aplicada: ramo da engenharia que usa conhecimentos da cinemática para o projeto e analise de mecanismos e maquinas. O mesmo que teoria de mecanismos e máquinas (TMM) e atualmente a sigla é (MMS) de ciência dos mecanismos e maquinas. Particula (ponto material) – um corpo com massa finita e estrutura interna porem com dimensoes desprezíveis. Premissa da rigidez – condição de um conjunto de pontos (partículas) ao qual quaisquer dois elementos do conjunto preservam distancias invariantes no tempo. Corpo – um conjunto continuo de partículas Corpo rígido – um conjunto continuo de partículas que satisfaz a premissa da rigidez. Corpo deformável – um conjunto continuo de partículas que não satisfaz a premissa da rigidez. Sistema dinâmico – no sentido da mecânica – é um conjunto de partículas, corpos rígidos e suas interrelaçoes. Referencial – eh um conjunto de 3 pontos não colineares que guardam distancias entre si invariantes com o tempo e ao qual pode-se associar um sistema de coordenadas cartesiano destrogiro. Referencial absoluto (fixo) – eh aquele escolhido para representar (como referencia) todo o comportamento de um sistema mecânico. Referencial móvel – eh um referencial associado a um corpo rígido, em geral móvel. Cadeia cinemática – eh um conjunto de corpos rígidos sujeitos a restrições mecânicas. Elos – são corpos rígidos que pertencem a uma cadeia cinemática. Acoplamento – eh uma restrição mecânica imposta entre dois elos de uma cadeia cinemática. Acoplamentos – são as restrições cinemáticas, diretas ou indiretas, entre elos de uma cadeia cinemática. Acoplamento direto - acoplamento por contato entre dois elos de uma cadeia cinemática. Acoplamento indireto – acoplamento sem contato direto entre dois elos de uma cadeia cinemática. Cadeia cinemática: Aberta – entre quaisquer dois elos existe um caminho único de pares cinemáticos. Fechada – todo elo eh conectado no mínimo com dois outros elos – sem exceção. Hibrida – quando a cadeia eh em parte aberta e fechada. Deslocamento – mudança de posição de um elo. Caminho – eh um deslocamento medido ao longo de um tempo. Trajetoria – eh um caminho com velocidades prescritas. G. L. – números de variáveis independentes necessário para determinação de forma unívoca do comportamento de um sistema. Espaço de trabalho – ambiente onde os mecanismo vão operar Pares cinemáticos – restrições cinematicas diretas (por contato) entre elos de uma cadeia cinemática (acoplamentos diretos). PC Inferiores – são pares cinemáticos cujo contato direto ocorre sobre uma superfície. (rotativo, esférico, prismático, cilíndrico, helicoidal, plano) PC Superiores - são pares cinemáticos cujo contato direto ocorre sobre uma curva (reta) ou um ponto. Junta – eh a realização física de um par cinemático incluindo possivelmente conexões intermediarias com outros elementos mecânicos. Maquina – sistema mecânico que executa uma tarefa especifica e a transferência e transformação de movimento e força. Mecanismo - Sistema de corpos projetado para converter movimentos e/ou forcas aplicadas em um ou vários corpos em movimentos ou forcas aplicadas em outros corpos. - Cadeia cinemática com possibilidade de movimento relativo entre elos e ao qual um dos elos esta associado ao referencial absoluto da cadeia cinemática. Analise – eh realizada para um dado sistema existente em que deseja-se conhecer seu comportamento. Sintese – Com base no comportamento desejado vai-se desenvolver (projetar o sistema) Mecanismo de 4 barras – Mecanismo que possui 4 pares cinemáticos rotativos -4R Barra – elo que possui apenas elementos de pares rotativos. Biela – elemento que possui elemento de par rotativo cujo eixo possui movimento translacional retilíneo. Manivela – elemento que possui movimento completo de rotação. Elo “i-nario” – eh o elo que possui “i” elementos de par cinemático Conectividade de juntas (fi) – a conectividade de juntas eh o numero de graus de liberdade de movimento relativo entre dois corpos conectados. Restricao (ci) – eh a quantidade de movimentos restringidos por um par cinemático. A restrição pode ser calculada através da seguinte relação: Ci=lambda-fi M=(n-1-j)lambda+j M – mobilidade da cadeia, ou seja, o numero de graus de liberdade de movimento relativo entre os elos da cadeia. n- eh o numero de elos j – eh o numero de juntas (fi=1) lambda – eh a dimensão do espaço numero de circuitos – v v-1=j-n M=j-lambdav

Particoes – conjuntos de elos diferentes que entram na formação da cadeia cinemática. Variacoes – formas diferentes de ligar os elos dentro de uma partição. Não fazem parte das variações as cadeias degeneradas. Inversoes – diferentes formas de fixação de um elo em uma cadeia cinemática.Traduz-se nos mecanismos que se obtem pela fixação de qualquer um de seus elos. Fracionamento de elo- ao eliminarmos um elo da cadeia ela se divide em duas partes desconexas. Fracionamento de junta- separação de um par cinemático leva a duas cadeias desconexas Fracionamento em cadeias hibridas – quando aparece uma subcadeia serial separando 2 cadeias fechadas. (equivalente ao fracionamento de juntas seqüenciais) Degeneracao – uma cadeia eh considerada degenerada se esta apresenta um ou dois dos problemas abaixo: sub-cadeia de baranov ou fracionamento Mecanismo grashof s+l <=p+q Possui um par de pivôs que consegue rotação completa, estão vinculados a barra menor. Se s+l=p+q ocorrera alinhamento dos pivôs Manivela-balancim: barra de entrada possui giro completo e a barra de saída comporta-se como balancim. Dupla-manivela: as barras de entrada e saída são manivelas. Duplo-balancim: as barras de entrada e saída são balancins. Mecanismo não-grashof s+l > p+q Duplo/Triplo balancim não grashof Interno – se cruza a barra fixa por dentro Externo – se cruza a barra fixa por fora Manivela – consegue fazer rotação completa em relação ao suporte Balancim – barra que não consegue fazer rotação completa em relação ao suporte. Ângulo de pressão: Ângulo entre a forca aplicada em um ponto e sua velocidade Ângulo de transmissão mi eh utilizado mi=delta+ A=(b^2+c^2-a^2-d^2)/(2bc) B=(ad)/(bc) Mi=arccos(A+B*cos(theta)) Mi min=arccos(A+B) Mi Max = arccos(A-B) Posicoes homólogas – são posições que o plano movel assume no espaco em relação a um sistema de coordenadas fixo. Defeito de circuito – um mecanismo possui defeito de circuito entre duas posições finitamente separadas quando ele pode ser montado nas duas posições, mas não existe uma serie de movimentos contínuos que leve de uma montagem a outra. O mecanismo so passa de uma posição para a outra se for desmontado. Devem ser descartados. Defeito de ramificação – um mecanismo possui defeito de ramificacao entre duas posições finitamente separadas quaisquer quando entre estas, ele passa por uma configuração estacionaria. Alinhamento dos pivôs da barra acopladora com a barra de saída. Impede o uso de manivela como barra de entrada. Exige troca de acionamento durante a trajetória. Defeito de ordem – significa que nem sempre as posições de projeto são alcançadas na ordem definida no projeto. Defeito de baixa qualidade de transmissão Defeito de restrição do espaço de trabalho Graus de controle (K)– o grau de controle entre dois elos de uma cadeia cinemática eh definido como o numero mínimo de pares cinemáticos atuados necessários para determinar a posição relativa entre os dois elos. Conectividade (C) – a conectividade entre dois elos de uma cadeia cinematica eh a mobilidade relativa entre os elos. Redundancia (R) – eh a diferença entre o nro de graus de controle e a conectividade (K-C) para os dois elos. Variedade – eh a diferença entre a mobilidade da cadeia e a menor mobilidade das subcadeias existentes (circuitos). Em uma cadeia cinemática com mobilidade M e variedade V, podem ser selecionadas M-V juntas aleatórias para atuação. As outras V juntas a serem atuadas devem ser selecionadas de maneira que o numero de juntas atuadas em uma subcadeia não ultrapasse a mobilidade dessa subcadeia.