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Q2287167 Engenharia Mecânica

Com relação aos princípios e conceitos associados às vibrações mecânicas, julgue o item a seguir.


O comportamento dinâmico de um sistema mecânico submetido a vibrações é analisado pela interação de três componentes básicos: a massa, a rigidez e o amortecimento do sistema, expressos em termos de frequência, amplitude e comprimento de onda. 

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Existem 03 componentes básicos, que interagem entre si e são responsáveis pelo comportamento dinâmico:

  • Massa - sendo a própria massa (kg) do sistema analisado
  • Mola - responsável pela rigidez do sistema analisado
  • Amortecedor - responsável pelo amortecimento do sistema analisado

A reação desse sistema submetido a uma força, reage na condição de deslocamento, velocidade e aceleração.

adendo:

o termo vibração descreve o movimento repetitivo que pode ser observado em uma estrutura, devendo ser observado algumas características importantes:

frequência, amplitude e comprimento de onda.

Claro! Vamos detalhar como massa, rigidez e amortecimento afetam o comportamento dinâmico de um sistema vibratório e como esses efeitos se relacionam com frequência, amplitude e comprimento de onda.

1. **Massa (m)**:

- A massa do sistema influencia diretamente a inércia. Em um sistema vibratório, a massa resiste às mudanças na velocidade de movimento.

- A massa afeta a frequência natural do sistema: \(\omega_n = \sqrt{\frac{k}{m}}\), onde \(k\) é a rigidez. Quanto maior a massa, menor a frequência natural.

2. **Rigidez (k)**:

- A rigidez refere-se à capacidade do sistema de retornar à sua posição original após uma deformação.

- Uma maior rigidez resulta em uma maior frequência natural, pois o sistema oscila mais rapidamente: \(\omega_n = \sqrt{\frac{k}{m}}\).

- A rigidez também influencia a amplitude da resposta do sistema às forças externas. Sistemas mais rígidos tendem a ter menores amplitudes de resposta para uma dada força.

3. **Amortecimento (c)**:

- O amortecimento descreve a dissipação de energia do sistema, geralmente devido a fricção ou resistência ao movimento.

- Amortecimento afeta a taxa de decaimento da amplitude das vibrações. Sem amortecimento, um sistema vibraria indefinidamente. Com amortecimento, a amplitude diminui ao longo do tempo.

- Amortecimento crítico é o valor de \(c\) que faz com que o sistema retorne à posição de equilíbrio sem oscilar: \(c_{crítico} = 2\sqrt{km}\).

Agora, como essas características se relacionam com frequência, amplitude e comprimento de onda:

- **Frequência**:

- Determinada pela massa e rigidez do sistema. A frequência natural é a frequência na qual o sistema tende a vibrar se perturbado.

- **Amplitude**:

- Depende da força externa aplicada e do amortecimento. Em sistemas subamortecidos, a amplitude de ressonância pode ser muito alta se a força externa estiver na frequência natural do sistema.

- **Comprimento de onda**:

- Principalmente relevante em sistemas contínuos (como cordas vibrantes ou vigas), onde a distribuição de massa e rigidez ao longo do comprimento do sistema determina as formas de onda e comprimentos de onda possíveis.

Portanto, massa, rigidez e amortecimento são os parâmetros físicos fundamentais que determinam o comportamento dinâmico de um sistema vibratório, enquanto frequência, amplitude e comprimento de onda são características resultantes desse comportamento.

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