Mecânica Aplicada II

Cód.: EME13007L

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Engenharia Mecânica

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês

Regime de Frequência: Presencial

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Objetivos de Aprendizagem

Fornecer os conceitos de Mecânica e uma introdução à sua aplicação em engenharia, na descrição, modelação e análise de sistemas mecânicos de corpos indeformáveis em situações dinâmicas.
Competências a desenvolver:
(a) aplicar os princípios da Mecânica e ferramentas matemáticas na elaboração e análise de modelos matemáticos de sistemas mecânicos;
(b) escrever as equações do movimento de pontos materiais e corpos indeformáveis em 2D e 3D;
(c) descrever o movimento de sistemas mecânicos planos idealizando os seus elementos como corpos indeformáveis;
(d) introduzir algoritmos numéricos e ferramentas computacionais na resolução de equações do movimento e na análise de sistemas mecânicos;
(e) desenvolver a capacidade de abstracção, raciocínio, sentido crítico e interligação com conhecimentos obtidos de unidades curriculares anteriores.

Conteúdos Programáticos

1. Revisões de cinemática e cinética de pontos materiais. Equações do movimento em diferentes sistemas de coordenadas. Solução numérica de EDOs.
2. Cinemática de corpos indeformáveis em 2D e 3D. Sistemas de referência móveis. Mecanismos planos, juntas cinemáticas e equações de constrangimento. Solução numérica de sistemas de equações não lineares.
3. Descrição do movimento de um corpo contínuo, gradiente da deformação, decomposição polar, deformação e rotação. Axiomas da conservação da massa, quantidade de movimento linear, quantidade de movimento angular e conservação de energia. Centro de massa, tensor de inércia.
4. Cinética de corpos indeformáveis e sistemas mecânicos em movimento plano.
5. Aplicações dos princípios da conservação de energia e do impulso e quantidade de movimento.
6. Cinética de corpos indeformáveis em 3D. Movimento de um giroscópio.
7. Introdução à análise dinâmica de sistemas mecânicos por computador. Aplicações à robótica e a sistemas aeroespaciais.

Métodos de Ensino

O ensino consiste na leccionação semanal de aulas teóricas de duas horas, onde são expostos e explicados os conteúdos programáticos, recorrendo a exemplos de aplicação. Adicionalmente são leccionadas duas horas de aula teórico-prática em que são resolvidos problemas envolvendo a aplicação dos conceitos estudados. Durante todo o semestre existe um horário de dúvidas semanal de duas horas por docente.
A avaliação consiste em três testes [T_i] realizados ao longo do semestre (a data do último teste coincide com a do primeiro exame) ou um exame final [E_j] (duas datas possíveis), e três trabalhos [A_k], essencialmente computacionais mas podendo envolver parte experimental. Estes elementos são avaliados no intervalo [0, 20]. Existe uma nota mínima de 9.0 para cada T_i ou E_j.
A nota final [NF] é obtida por :
N = 0.7 * max((T1+T2+T3)/3 , E1, E2) + 0.3 * (A1+A2+A3)/3;
if (T1 and T2 and T3 or E1 or E2)>= 9.0 then NF = N
else NF = min(N, 9.0);
O estudante é aprovado se NF>= 9.5.

Bibliografia

* Vector Mechanics for Engineers Statics and Dynamics, 11th edition SI version (2016) F. P. Beer, E. R. Johnston Jr., D. F. Mazurek, P. J. Cornwell, E. R. Eisenberg, B. Self, McGraw-Hill.
* Computer-Aided Analysis of Mechanical Systems (1988), P. E. Nikravesh, Prentice-Hall. [http://www.u.arizona.edu/~pen/ame553/Hallway/textbook.html]
* Introduction to Continuum Mechanics for Engineers (1989), R. M. Bowen, Plenum Press. [http://oaktrust.library.tamu.edu/handle/1969.1/2500]

Outras referências base, equivalentes entre si, por ordem de preferência. Other base references, considered equivalent, by order of preference.
* Engineering Mechanics Dynamics, 8th edition SI version (2016), J. L. Meriam, L. G. Kraige, J. N. Bolton, John Wiley and Sons, Inc.
* Engineering Mechanics - Statics and Dynamics, 14th edition (2016), R. C. Hibbeler, Prentice-Hall
Pode ser utilizada qualquer versão disponível em unidades SI. Any version available in SI units can be used.