atps-2014 2 eng mecanica 5 mecanismo dinamica maquinas

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ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS Engenharia Mecânica 5ª Série Mecanismo e Dinâmica das Máquinas A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas programadas e supervisionadas e que tem por objetivos: Favorecer a aprendizagem. Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo. Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado. Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação. Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas práticos relativos à profissão. Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação intelectual. Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução. A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional. AUTORIA: Marcelo C. Barbeli

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Para estudantes de engenharia

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  • ATIVIDADES PRTICAS SUPERVISIONADAS

    Engenharia Mecnica

    5 Srie Mecanismo e Dinmica das Mquinas

    A atividade prtica supervisionada (ATPS) um procedimento metodolgico de

    ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

    programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

    Favorecer a aprendizagem.

    Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

    eficaz.

    Promover o estudo, a convivncia e o trabalho em grupo.

    Desenvolver os estudos independentes, sistemticos e o autoaprendizado.

    Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

    Auxiliar no desenvolvimento das competncias requeridas pelas Diretrizes

    Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduao.

    Promover a aplicao da teoria e conceitos para a soluo de problemas

    prticos relativos profisso.

    Direcionar o estudante para a busca do raciocnio crtico e a emancipao

    intelectual.

    Para atingir estes objetivos a ATPS prope um desafio e indica os passos a

    serem percorridos ao longo do semestre para a sua soluo.

    A sua participao nesta proposta essencial para que adquira as

    competncias e habilidades requeridas na sua atuao profissional.

    Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

    profissional.

    AUTORIA:

    Marcelo C. Barbeli

  • Engenharia Mecnica - 5 Srie Mecanismo e Dinmica das Mquinas

    Marcelo C. Barbeli

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    COMPETNCIAS E HABILIDADES

    Ao concluir as etapas propostas neste desafio, voc ter desenvolvido as competncias e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.

    Aplicar conhecimentos matemticos, cientficos, tecnolgicos e instrumentais Engenharia.

    Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos. Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e grfica. Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e tcnicas.

    Produo Acadmica Relatrios parciais, com os resultados e execuo dos clculos, e pesquisas

    realizadas nas Etapas 1 a 4. Texto final em Word ou editor de texto similar. Trabalho escrito final, contendo todos os clculos, desenhos, diagramas, grficos e

    tabelas pertinentes soluo do problema.

    Participao Para a elaborao desta atividade, os alunos devero previamente organizar-se em

    equipes de trs a cinco participantes e entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina. Essas equipes sero mantidas durante todas as etapas.

    Padronizao O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as

    normas da ABNT1, com o seguinte padro: em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaamento de 1,5 entre linhas; se houver citaes com mais de trs linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

    um recuo de 4cm da margem esquerda e espaamento simples entre linhas; com capa, contendo:

    nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; ttulo da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentao ou publicao.

    DESAFIO

    O trabalho em questo deve ser realizado em grupo, e o memorial de clculo e desenhos ser entregue ao professor na data definida pelo mesmo, respeitando-se os prazos de entrega de cada etapa.

    1 Consulte o Manual para Elaborao de Trabalhos Acadmicos. Unianhanguera. Disponvel em:

    .

  • Engenharia Mecnica - 5 Srie Mecanismo e Dinmica das Mquinas

    Marcelo C. Barbeli

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    Esta atividade muito importante para a vida prtica, pois vai agregar os conhecimentos adquiridos ao longo do curso e exigir de cada um o conhecimento tcnico de mecnica aplicada a mquinas e mecanismos.

    Ao final de cada etapa, o grupo dever entregar uma produo concreta, que consiste em memorial de clculo, desenhos e diagramas de esforos para a situao-problema.

    Objetivo do desafio

    Neste desafio vocs devero resolver uma situao-problema referente anlise das solicitaes em um macaco tipo sanfona de automvel (anlise de deflexes e tenses).

    ETAPA 1 (tempo para realizao: 5 horas)

    Aula-tema: Energia cintica de um ponto material.

    Esta atividade importante para que voc desenvolva uma anlise de solicitaes de um macaco sanfona para automvel.

    Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

    PASSOS

    Passo 1 (Equipe)

    Entenda o desenho da situao-problema proposta. Temos uma pea (macaco sanfona) com as medidas dimensionais e esforos aos quais est submetida, indicando as condies de trabalho.

    Figura 1 Desenho do macaco Fonte: Projeto de mquinas: uma abordagem integrada2.

    2 NORTON, R.L. Projeto de mquinas: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Artmed, 2004.

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    Marcelo C. Barbeli

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    Passo 2 (Equipe)

    Elabore um croqui do desenho, para entender as solicitaes no equipamento. Seu croqui deve conter as dimenses fsicas, esforos e ser amplo o bastante para haver clareza na montagem do diagrama de foras.

    Passo 3 (Equipe)

    Considere, no desenho, a fora P=1000 lb (4448 N) na posio mostrada pelo vetor na parte superior da figura e analise o equipamento como bidimensional, ou seja, a fora aplicada pelo carro e o macaco esto exatamente na vertical.

    Passo 4 (Equipe)

    Considere que as aceleraes so desprezveis, que o piso onde est o macaco est nivelado, e que o ngulo do carro elevado no implica um momento de tombamento sobre o macaco. Dessa forma, analise o problema considerando que todas as foras so coplanares e bidimensionais.

    ETAPA 2 (tempo para realizao: 5 horas)

    Aula-tema: Princpio de impulso e quantidade de movimento; movimento impulsivo; princpio do trabalho e energia para um corpo rgido e livre.

    Esta atividade importante para que voc defina o diagrama de foras aplicadas ao equipamento.

    Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

    PASSOS

    Passo 1 (Equipe)

    Faa uma anlise esttica do problema (considere o modelo de solicitaes de classe 1) e encontre a fora Fg.

    Passo 2 (Equipe)

    Construa um diagrama de corpo livre para todo o macaco (utilize como modelo a figura a seguir). Considere a simetria do macaco, para facilitar a anlise.

  • Engenharia Mecnica - 5 Srie Mecanismo e Dinmica das Mquinas

    Marcelo C. Barbeli

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    Figura 2 Diagrama do corpo livre do macaco Fonte: Projeto de mquinas: uma abordagem integrada3.

    Passo 3 (Equipe)

    Escreva, com base no diagrama de corpo livre, as equaes para clculo das solicitaes. Analise os dados fornecidos na Tabela 1, a seguir, para auxiliar na resoluo da situao-problema.

    3 NORTON, R.L. Projeto de mquinas: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Artmed, 2004.

  • Engenharia Mecnica - 5 Srie Mecanismo e Dinmica das Mquinas

    Marcelo C. Barbeli

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    Tabela 1 Valores para clculo do problema

    Fonte: Projeto de mquinas: uma abordagem integrada4.

    Passo 4 (Equipe)

    Resolva as equaes, utilize softwares como Matlab (com licenas disponveis na faculdade Anhanguera), ou uma calculadora cientfica, para chegar aos resultados. Entregue o memorial de clculo ao professor, para correo.

    ETAPA 3 (tempo para realizao: 5 horas)

    Aula-tema: Energia cintica de um corpo rgido.

    Esta atividade importante para que voc aprenda a desenvolver clculos em estruturas dinmicas.

    Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

    PASSOS

    Passo 1 (Equipe)

    Faa uma anlise de deflexo e tenso do macaco sanfona (Figura 1) e determine as tenses e deflexes nos pontos crticos do macaco. O macaco suporta um carregamento de at 2.000 lb

    4 NORTON, R.L. Projeto de mquinas: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Artmed, 2004.

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    Marcelo C. Barbeli

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    no total (1.000 lb em cada lado), a largura dos elos 1,032 in, e suas espessuras so iguais a 0,15 in. O parafuso tem rosca - 13 UNC, com dimetro da raiz de 0,406 in.

    Passo 2 (Equipe)

    Execute os clculos, considerando todas as peas de ao dctil com E=30 Mpsi e Sy= 60 kpsi.

    Passo 3 (Equipe)

    Faa uma considerao sobre os pontos mais provveis de falha, e a que tipos de falhas esses pontos esto sujeitos.

    Passo 4 (Equipe)

    Rena todos os clculos executados e desenhos (croquis), em um relatrio, entregue-o ao professor e discuta tais clculos.

    ETAPA 4 (tempo para realizao: 5 horas)

    Aula-tema: Energia cintica de um corpo rgido.

    Esta atividade importante para que voc desenvolva a viso espacial do conjunto em anlise.

    Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

    PASSOS

    Passo 1 (Equipe)

    Considere, no macaco da Figura 1, dois conjuntos de elos (um de cada lado) e que os dois lados compartilham o carregamento igualmente, e efetue novamente uma anlise esttica. Os clculos devem ser organizados de forma a constarem no relatrio a ser entregue ao professor.

    Passo 2 (Equipe)

    Calcule a tenso de trao e a deformao axial do parafuso. Estes clculos tambm devero constar no relatrio a ser entregue ao professor.

    Passo 3 (Equipe)

    Calcule as tenses de esmagamento no furo de maior carregamento, nos pinos e na raiz dos dentes. Estes clculos tambm devero constar no relatrio a ser entregue ao professor.

    Passo 4 (Equipe)

    Escreva todos os clculos, figuras, tabelas e croquis e construa um relatrio final. Esse relatrio deve ser entregue ao professor e validar a avaliao final do trabalho.

  • Engenharia Mecnica - 5 Srie Mecanismo e Dinmica das Mquinas

    Marcelo C. Barbeli

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    Livro Texto da disciplina: BEER, P. Ferdinand; JOHNSTON, E. R. Jr. Mecnica Vetorial para Engenheiros: Cinemtica e Dinmica. 5a ed. So Paulo.: Makron Books, 2004.