Área 03
Cinemática
Como se movem os mecanismos: engrenagens, barras articuladas e cames
A cinemática descreve o movimento: posições, trajetórias e velocidades. Mostra como um movimento pode ser transformado em outro.
O que se aprende
- Como as engrenagens mudam a velocidade e o sentido de rotação
- Como a relação de transmissão troca velocidade por força
- Como os sistemas de barras articuladas transformam rotação em movimento de vaivém
- Como seguir a trajetória de um ponto em movimento
Exemplos de experiências
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Juntar uma engrenagem pequena a uma grande e contar as voltas de cada uma.
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Montar um mecanismo de biela-manivela e observar o movimento do pistão.
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Mudar o comprimento de uma barra e ver como muda a sua trajetória.
Coisas para construir
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Uma caixa de engrenagens para um guincho lento e forte
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Um pistão movido por uma manivela
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Um mecanismo de limpa-para-brisas
Estes exemplos mostram o tipo de trabalho desta área. As lições publicadas podem ser diferentes.
Experimente um pequeno modelo
Estes pequenos modelos funcionam aqui mesmo, no seu navegador, e, depois de a página carregar, dispensam a internet. São modelos didáticos simplificados, e não o motor de simulação do MEKALUMI.
Dica: arraste a engrenagem da esquerda para girá-la com a mão.
Sistema de engrenagens
Mude o número de dentes de cada engrenagem. Observe como mudam a velocidade e a força de rotação.
- Relação de transmissão
- 1 : 2
- Velocidade de saída
- 15 rpm · 2× mais lenta
- Força de rotação
- × 2
- Sentido de rotação
- Contrário ao do motor
Quando uma engrenagem pequena faz girar uma grande, a grande gira mais devagar, mas com mais força. Os guinchos, as bicicletas e os relógios usam esta ideia.
Modelo: engrenagens ideais, sem atrito nem deslizamento. Velocidade do motor: 30 rpm.
O que a simulação simplifica
- A cinemática estuda o movimento, muitas vezes sem perguntar que forças o causam.
- Supõe-se que as peças encaixam perfeitamente, sem espaços nem folgas.
Todas as simulações simplificam a realidade. Saber como a simplificam faz parte de aprender engenharia.
Relação com as disciplinas escolares
Matemática (geometria e proporções), física, design e tecnologia
Ligações com outras áreas
A cinemática tem por base a mecânica e é essencial para a robótica.
É bom saber
Numa bicicleta, a corrente e as engrenagens de tamanhos diferentes trocam velocidade por força nas subidas.