Capitulo 1 - Medidas Físicas

Mecânica I

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Mecânica I

Sumário:

Sistema de unidades

Generalidades sobre Mecânica

Princípios fundamentais da Mecânica

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Sistemas de Unidades

Grandeza: Tudo o que pode ser medido.

Equação de Definição (Grandezas Derivadas): Explica uma grandeza, em palavras,

em função de outras mais simples. Exemplo:

Tempo

DistânciaVelocidade

Grandezas Fundamentais: são grandezas do quotidiano, indefiníveis a partir de

outras grandezas. Usualmente são tomadas como:

Espaço (unidade: metro): região geométrica ocupada por corpos cujas posições são descritas por

medidas lineares e angulares, em relação a um sistema de coordenadas (normalmente cartesiano ou

polar).

Tempo (unidade: segundo): medida da sucessão de eventos. Além da posição no espaço, o instante

em que ocorre cada evento deve ser conhecido.

Massa (unidade: quilograma): medida da inércia de um corpo, ou seja, é a resistência à variação de

movimento.

S. I

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A escolha das grandezas fundamentais determinam qual o sistema de unidades utilizado:

Sistema de

Unidades

Grandezas fundamentais

M F L T

SI kg - m s

Sistema Técnico - kgf m S

Sistema Inglês - lb ft Sec

Força no S.I.: 1 N = 1 kg x 1 m/s2

Massa no S.T.: 1 kgf = ? x 1 m/s2

1 UTM (Unidade Técnica de Massa)

Massa no Sistema Inglês: 1 lb = ? x 1 ft/sec2

1 slug

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São as seguintes as grandezas de base e respectivas unidades no SI:

Unidades de base do Sistema Internacional SI

As variáveis características de um processo ou de um sistema são expressas por números que dependem das unidades utilizadas. As equações da Física, da Química, da Economia, etc., são relações entre números que representam certas grandezas.

Introdução

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Grandeza Unidade Símbolo

área metro quadrado m2

volume metro cúbico m3

velocidade metro por segundo m/s

aceleração metro por segundo quadrado m/s2

número de onda metro recíproco m-1

densidade quilograma por metro cúbico kg/m3

volume específico metro cúbico por quilograma m3/kg

concentração mol por metro cúbico mol/m3

Unidades SI derivadas simples em termos das unidades de base

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Unidades SI derivadas com nomes especiais

Grandeza Unidade Símbolo Expressão

força newton N kg m/s2

pressão, tensão pascal Pa N/m2

energia, trabalho joule J N m

potência, fluxo radiante watt W J/s

quantidade de electricidade coulomb C A s

potencial eléctrico volt V W/A

capacitância eléctrica farad F C/V

resistência eléctrica ohm     V/A

condutância eléctrica siemens S A/V

fluxo magnético weber Wb V s

densidade de fluxo magnético tesla T Wb/m2

indutância henry H Wb/A

temperatura celsius grau celcius °C K

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Outras Unidades Derivadas do Sistema Internacional

Grandeza Unidade Expressão

aceleração angular radiano por segundo quadrado rad/s2

velocidade angular radiano por segundo rad/s

densidade de corrente ampere por metro quadrado A/m2

densidade de carga elétrica coulomb por metro quadrado C/m2

força do campo elétrico volt por metro V/m

densidade de energia joule por metro cúbico J/m3

entropia joule por kelvin J/K

força do campo magnético ampere por metro A/m

energia molar joule por mol J/mol

entropia molar joule por mol kelvin J/(mol K)

energia específica joule por quilograma J/kg

entropia específica joule por quilograma kelvin J/(kg K)

tensão superficial newton por metro N/m

condutividade térmica watt por metro kelvin W/(m K)

 

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Nome Símbolo Valor e Unidade

Aceleração da Gravidade g 9.80 m/s2

Constante Gravitacional G 6.67 E-11 m3/(s2*kg)

Constante de Planck h 6.626 E-32 J*s

Carga do Electrão q 1.60 E -19 C

Massa do Electrão me 9.11 E-31 kg

Aceleração da Gravidade g 9.80 m/s2

Constante Gravitacional G 6.67 E-11 m3/(s2*kg)

Constante de Planck h 6.626 E-32 J*s

Carga do Electrão q 1.60 E -19 C

Massa do Protão mp 1.67E-27 kg

Faraday F 96485.309 C/gmol

Raio de Bohr a0 0.0529 nm

Tabela de constantes

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Nome Símbolo Valor e Unidade

Número de Avogadro NA 6.022 E23 l/g

Boltzman k 1.38 E-23 J/K

Volume Molar Vm 22.41 l/gmol

Constante de Gás Universal R 8.314 J/(gmol*K)

Temperatura (CNTP) StdT 273.15 K

Pressão (CNTP) StdP 101.325 kPa

Stefan-Boktzmann 5.670 E-8 m/s

Velocidade da Luz c 299792458 m/s

Continuação: Tabela de constantes

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Nome Símbolo Valor Multiplicativo

Tera T 10+12

Giga G 10+9

Mega M 10+6

kilo k 10+3

mili m 10-3

micro µ 10-6

nano n 10-9

pico p 10-12

Tabela de prefixos

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Generalidades sobre Mecânica

Mecânica é o ramo das ciências físicas que se preocupa com as condições de repouso ou movimento de corpos sob a acção de forças.

Conceito

Mecânica dos Fluidos.

Mecânica dos Corpos Rígidos.

Mecânica dos Corpos Deformáveis.

Objectivo

Divisões

Estudo da acção de forças sobre corpos.

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Cálculo estrutural; Projecto de máquinas; Escoamento de fluidos; Comportamento molecular e atómico dos elementos; Instrumentação eléctrica, etc.

Aplicações

A Mecânica dos Corpos Rígidos

Divide-se em: Estática: Estudo dos corpos em repouso ou movendo-se em velocidade constante (corpos em equilíbrio).

Dinâmica: Estudo dos corpos em movimento acelerado. Divide-se em: i) Cinemática: estuda a geometria do movimento sem se

preocupar com suas causas; ii) Dinâmica: estuda o movimento relacionando-o com as suas

causas (forças aplicadas).

A estática é um caso particular (mais simples) da dinâmica (onde a aceleração é nula)

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Arquimedes (287-212 a.C.): Estudo do equilíbrio de alavancas (momento).

Galileu Galilei (1564-1642): Princípios do estudo da dinâmica (pêndulos e corpos em queda livre).

Isaac Newton (1642-1727): Leis fundamentais do movimento; Mecânica Newtoniana.

Euler; D’Alembert; Lagrange: Técnicas para aplicação das leis fundamentais.

Einstein (1879-1955): Teoria da relatividade: Mecânica Relativista. Contínuo espaço-temporal.

Desenvolvimento Histórico

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