Rendimento de máquinas

2 – Trabalho e Potência

Neste capítulo discutiremos conceitos relativos a trabalho e potência. Discutiremos ainda os efeitos do atrito e as perdas de potência causadas por ele. Definiremos rendimento mecânico e mostraremos sua influência nos projetos simples de mecânica de máquinas.

2.1 - Trabalho, Torque e Potência

2.1.1 Trabalho e Potência

Os próximos conceitos de mecânica que veremos serão os de trabalho de uma força e potência.

O trabalho de uma força numa trajetória retilínea é expresso pelo produto escalar da força F [N] pelo deslocamento d [m], ou

[pic] (2.1)

a unidade de trabalho no SI é o joule [J]. Nesta expressão, os vetores F e d devem ter mesma direção e sentido.

A próxima figura ilustra o conceito de trabalho de uma força no movimento retilíneo

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Para o bloco, a forma matemática mais simples de escrever a equação 5.1 é

[pic] (2.2)

onde ( é o ângulo entre a força F e o deslocamento d.

A potência numa trajetória retilínea é a razão entre trabalho [pic] realizado e o tempo gasto (t) e é dada por

[pic] (2.3)

a unidade do SI para potência é o watt [W].

Exercício 01: O bate estaca eleva o batente de 2 toneladas a uma altura 10 m. Calcule o trabalho realizado pela força peso e a potência absorvida do motor (despreze as perdas por atrito) se o percurso de elevação foi feito em 20 s.
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5.1.2 - Torque e Potência

Há uma grandeza física que está ligada aos esforços encontrados no movimento de rotação. Vejamos a próxima figura

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Podemos notar o efeito da força (punho do mecânico) sobre a barra, provocando a rotação do parafuso de aperto. Da experiência, sabemos também que quanto maior à distância d mais facilmente produziremos rotação no parafuso ligado a barra (efeito de alavanca – ou de multiplicação de forças).

O efeito da alavanca é chamado em mecânica de momento de uma força ou simplesmente torque e é definido