Engenharia mecânica

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A engenharia mecânica é o ramo da engenharia que aplica os princípios da engenharia, física e ciência dos materiais para a concepção, análise, fabricação e manutenção de sistemas mecânicos. É o ramo da engenharia que envolve a concepção, produção e operação de máquinas e ferramentas. É uma das mais antigas e mais ampla das disciplinas de engenharia. Engenheiros mecânicos projetam e constroem motores, usinas de energia, entre outros.

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A área de engenharia requer uma compreensão dos conceitos básicos, incluindo mecânica, cinemática, termodinâmica, ciência dos materiais, análise estrutural e eletricidade. Engenheiros mecânicos usam esses princípios fundamentais, juntamente com ferramentas como engenharia auxiliada por computador, e gestão do ciclo de vida do produto para projetar e analisar fábricas, equipamentos e máquinas industriais, sistemas de aquecimento e refrigeração, sistemas de transporte, aeronaves, embarcações, robótica, dispositivos médicos, armas e outros.

 

O surgimento da engenharia mecânica pode ser rastreado a até vários milhares de anos atrás. Como um campo específico do conhecimento, no entanto, surgiu durante a revolução industrial da Europa do século XVIII. Como ciência, surgiu somente no século XIX, como resultado de desenvolvimentos no campo da física. O campo tem evoluído continuamente para incorporar os avanços em tecnologia. Os engenheiros mecânicos de hoje estão buscando empreendimentos em áreas como mecatrônica e nanotecnologia. A engenharia mecânica sobrepõe-se com a engenharia aeroespacial, engenharia metalúrgica, engenharia civil, engenharia elétrica, engenharia de petróleo, engenharia de produção, engenharia química e outras disciplinas de engenharia para quantidades variadas. Engenheiros mecânicos também podem trabalhar no campo da engenharia biomédica, especificamente com biomecânica, fenômenos de transporte e modelagem.

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Ciências mecânicas

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A engenharia mecânica é didaticamente dividida em áreas como a criação que frequentemente 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 aspectos tecnológicos e práticos: tratam de conceitos básicos bem estabelecidos e que muito dificilmente se tornam ultrapassados.

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Mecânica de Corpos Rígidos

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A mecânica de corpos rígidos 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 do corpo rígido 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.

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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.

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Dinâmica

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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 alto 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.

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Controle

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A engenharia de controle e automação 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 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.

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Mecânica de Corpos Deformáveis ou Mecânica dos Sólidos

 

Simulação do estado de distribuição de tensões num automóvelem 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 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), essenciais para o seu dimensionamento. Para corpos de geometria e carregamento (forças externas) complexos, bem como aqueles constituídos 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:

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• Método das diferenças finitas;

• Método dos elementos finitos;

• Método dos elementos de contorno.

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Mecânica dos fluidos

Ver artigo principal: Mecânica dos fluidos

 

Termodinâmica

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Transferência de calor

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