Engenharia mecânica

Montagem de Turbina a vapor, máquina avançada em todas as áreas da engenharia mecânica

A engenharia mecânica é a aplicação de matemática e ciências básicas, principalmente física, na concepção, construção, análise, manutenção e operação de sistemas mecânicos. Sistemas mecânicos são constituidos por elementos físicos, construídos pelo homem ou presentes na natureza.

Índice

[editar] Ciências mecânicas

A engenharia mecânica é didaticamente dividida em áreas que freqüentemente se entrelaçam nos diversos ramos de atuação. Destas áreas, aquelas mais próximas à física são chamadas ciências mecânicas e servem de base teórica às áreas de direta aplicação de engenharia. As ciências mecânicas pouco abordam aspéctos tecnológicos e práticos, tratam de conceitos básicos bem estabelecidos e que muito dificilmente se tornam ultrapassados.

Quantidade de movimento transferída através de pêndulos, objeto de estudo da mecânica geral.

[editar] Mecânica geral

A mecânica geral engloba áreas fundamentais da física, podendo ser separada em estática e dinâmica. Suas abordagens mais conhecidas são: clássica, de Lagrange e a dinâmica dos corpos rígidos. Ainda que a mecânica geral inclua teorias fundamentais de dinâmica, teorias mais sofisticadas a respeito fogem ao tipo de abordagem, que geralmente trata de corpos inflexíveis e é pouco viável para análise de sistemas complexos.

São estudados pela mecânica geral modelos de atrito, inércia, choque mecânico, trabalho e energia, gravitação e quantidade de movimento. Estes conceitos são imprescindíveis ao desenvolvimento das demais áreas de engenharia mecânica.

[editar] Dinâmica

A Dinâmica, não só no campo da mecânica, estuda a forma como elementos se comportam e interagem entre si, ao longo do tempo. Considera-se um sistema dinâmico se o estado ou condição em que o mesmo se encontra não depende apenas das forças ou condições momentâneas a que é submetido, mas também depende do estado anterior em que se encontrava. Este tipo de sistema físico geralmente acarreta em modelos matemáticos de equações diferenciais. A análise envolvida pode atingir auto grau de complexidade demandando soluções algébricas sofisticadas ou até se restringindo a simulações numéricas (através de modelos computacionais).

Na mecânica, a dinâmica é empregada em diversos tipos de tecnologia, como suspensão de automóvel, motores, projetos de navios e estruturas offshore, aeronaves, projeto de próteses ósseas etc.

Regulador centrífugo, utilizado por James Watt em motor a vapor, em 1788)

[editar] Controle

A Engenharia de Contole tem como objetivo o desenvolvimento de máquinas acopláveis a sistemas dinâmicos, com a função de modificar o comportamento dos mesmos. Por trás do projeto de controle, envolvem-se as teorias de dinâmica associadas a lógicas de controle.

Os primeiros sistemas de controle foram criados para limitar a velocidade de rotação de máquinas a vapor, no século XVIII. Estes sistemas eram puramente mecânicos. Hoje, são mais comuns dispositivos que envolvem partes eletrônicas e eletromecânicas, contendo sensores, atuadores e controladores digitais, como é o caso dos sistemas de injeção eletrônica de combustível de veículo automotores e piloto automático de navios, aeronaves e mísseis.

[editar] Mecânica dos sólidos

Simulação do estado de distribuição de tensões num automóvel em colisão, por elementos finitos

Também conhecida como resistência dos materiais, a mecânica dos sólidos estuda o comportamento de corpos submetidos a esforços mecânicos. Entre as principais teorias, envolvem-se a da elasticidade, plasticidade e estabilidade.

A mecânica dos sólidos é fundamental no desenvolvimento e análise de estruturas e elementos de máquinas, tais como engrenagens, árvores (eixos), mancais, etc. Permite estudar as variações de tensões e deformações ao longo do sólido (ou peça), esseciais ao dimensionamento do mesmo. Para corpos de geometria e carregamento (forças externas) complexos, bem como aqueles constituidos de materiais não-isotrópicos, é necessário utilizar técnicas numéricas assistidas por computador, a fim de determinar os campos de tensão ou deformação, como por exemplo: