⚛️ Física Teórica e Experimental - Mecânica

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📍 Área: 02 Físicas e Ciências Básicas | 🏠 Hub Principal

Visão Geral da Disciplina

Disciplina essencial do núcleo de 02 Físicas e Ciências Básicas. Aprofunda a formulação matemática e vetorial da mecânica clássica aplicada a componentes e estruturas de sistemas eletromecânicos. Abrange a cinemática diferencial tridimensional de partículas em trajetórias curvilíneas, a dinâmica newtoniana de múltiplos corpos com atrito de Coulomb e tração em cabos condutores, os princípios de conservação fundamentais (momento linear e impulso em amortecedores de disjuntores de alta tensão, energia mecânica e trabalho em sistemas com frenagem regenerativa), culminando na estática tridimensional rigorosa de corpos rígidos para dimensionamento de estruturas de linhas de transmissão e postes de distribuição.

📌 Sumário do MOC

1. 📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência
2. 🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina
   • Módulo 1: Cinemática Galileana e Vetorial (Apostila 01)
   • Módulo 2: Dinâmica Newtoniana de Sistemas e Vínculos (Apostila 02)
   • Módulo 3: Momento Linear, Teorema do Impulso e Colisões (Apostila 03)
   • Módulo 4: Trabalho, Energia e Potência Mecânica (Apostila 04)
   • Módulo 5: Estática do Corpo Rígido e Equilíbrio de Estruturas (Apostila 05)
3. 📚 Bibliografia Clássica Recomendada

📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência

• Cinemática de Galileu (Cinemática Escalar e Vetorial, Galileu, Projéteis e MCU)
• Leis de Newton (Dinâmica de Sistemas, Atrito de Coulomb, Tração e Plano Inclinado)
• Princípio da conservação do momento linear (Momento Linear, Teorema do Impulso e Colisões)
• Conservação da energia mecânica e impulso (Trabalho, Energia Cinética, Potencial e Conservação)
• Equilíbrio de um ponto material (Estática do Ponto e do Corpo Rígido, Vínculos e Momentos)
• Sistema Internacional e Introdução à Cinemática (Material de Apoio e Slides)
• Movimento em Uma Dimensão com Aceleração Constante (Material de Apoio e Slides)
• Movimento de Projéteis e MCU (Material de Apoio e Slides)
• Leis de Newton (Material de Apoio e Slides)
• Leis de Newton - Atrito, Contato, Tração e Lei de Hooke (Material de Apoio e Slides)
• Conservação de Energia e Impulso (Material de Apoio e Slides)
• Aula 08 e 09- Equilíbrio de um Ponto Material (Material de Apoio e Slides)
• Exercícios sobre Aplicação das Leis de Newton (Lista Oficial de Exercícios)
• Quase 1000 Problemas Resolvidos (Coletânea de Exercícios Resolvidos de Mecânica)

🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina

Módulo 1: Cinemática Galileana e Vetorial (Apostila 01)

• ✅ Aula 01: 01 - Cinemática Galileana e Vetorial: 1D/2D, Projéteis e MCU
  • Conteúdo: Vetor posição $\mathbf{r}(t)$, velocidade $\mathbf{v}(t)=d\mathbf{r}/dt$ e aceleração $\mathbf{a}(t)=d\mathbf{v}/dt$, equações horárias do MRUV e Equação de Torricelli, princípio da independência de movimentos de Galileu, lançamento oblíquo e deflexão eletrostática parabólica de elétrons, cinemática circular com aceleração centrípeta ($a_c=v^2/R$) e tangencial.

Módulo 2: Dinâmica Newtoniana de Sistemas e Vínculos (Apostila 02)

• ✅ Aula 02: 02 - Leis de Newton e Dinâmica de Sistemas: Contato, Atrito e Vínculos
  • Conteúdo: Princípio da Inércia e referenciais inerciais, 2ª Lei de Newton ($\sum \mathbf{F}=m\mathbf{a}$), ação e reação, modelos de atrito de Coulomb estático ($f_e\le {\mu }_{e}N$) e cinético ($f_c={\mu }_{c}N$), dinâmica em planos inclinados, tração em cabos condutores de catenária, talhas exponenciais ($F=P/2^n$) e forças eletrodinâmicas de curto-circuito em barramentos.

Módulo 3: Momento Linear, Teorema do Impulso e Colisões (Apostila 03)

• ✅ Aula 03: 03 - Momento Linear, Impulso e Colisões Mecânicas
  • Conteúdo: Quantidade de movimento linear ($\mathbf{p}=m\mathbf{v}$), Teorema do Impulso ($\mathbf{J}=\int \mathbf{F}dt=\Delta \mathbf{p}$), princípio de conservação do momento linear em sistemas isolados, coordenadas do centro de massa de sistemas de partículas, classificação de colisões mecânicas através do Coeficiente de Restituição de Newton ($e$) e projeto de sistemas de amortecimento de impacto em disjuntores de alta tensão.

Módulo 4: Trabalho, Energia e Potência Mecânica (Apostila 04)

• ✅ Aula 04: 04 - Trabalho, Teorema da Energia Cinética e Conservação de Energia
  • Conteúdo: Trabalho de forças constantes e variáveis ($W=\int \mathbf{F}\cdot d\mathbf{r}$), Teorema da Energia Cinética ($W_{\text{total}}=\Delta K$), campos de força conservativos e funções de energia potencial gravitacional ($U_g=mgh$) e elástica ($U_e=\frac{1}{2}k{x}^2$), trabalho de forças dissipativas de atrito e amortecimento, potência instantânea ($P=\mathbf{F}\cdot \mathbf{v}$) e balanço energético em sistemas de tração elétrica com frenagem regenerativa.

Módulo 5: Estática do Corpo Rígido e Equilíbrio de Estruturas (Apostila 05)

• ✅ Aula 05: 05 - Estática do Ponto e Corpo Rígido: Momentos e Vínculos
  • Conteúdo: Condições necessárias e suficientes de equilíbrio estático no espaço ($\sum \mathbf{F}=0$ e $\sum \mathbf{\tau }=0$), momento vetorial de uma força ($\mathbf{\tau }=\mathbf{r}\times \mathbf{F}$) e Teorema de Varignon, determinação do centro de gravidade de corpos homogêneos e compostos, classificação de vínculos estruturais (apoios de 1º, 2º e 3º gênero) e cálculo de reações de apoio em postes e torres de transmissão sob ação de ventos e tração de cabos.

📚 Bibliografia Clássica Recomendada

• BEER, Ferdinand P.; JOHNSTON, E. Russell. Mecânica Vetorial para Engenheiros: Estática e Dinâmica. 9. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2012.
• HIBBELER, Russell C. Engenharia Mecânica: Dinâmica. 14. ed. São Paulo: Pearson, 2017.
• MERIAM, James L.; KRAIGE, L. Glenn. Engenharia Mecânica: Estática. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

🎨 Galeria de Diagramas Técnicos Validados