Vibrações Mecânicas e Ruído
Objetivos
Esta Unidade Curricular tem como principais objetivos dotar os estudantes de conhecimentos fundamentais na área das vibrações mecânicas e do ruído, com vista à sua aplicação na análise, conceção e otimização de sistemas mecânicos. Especificamente, pretende-se que os alunos:
• Compreendam o fenómeno vibratório associado às vibrações mecânicas, reconhecendo as suas causas e implicações;
• Sejam capazes de analisar e caracterizar o movimento oscilatório de sistemas mecânicos em vibração livre ou forçada, com ou sem amortecimento;
• Avaliem os efeitos das vibrações no desempenho e na segurança de sistemas mecânicos;
• Apliquem técnicas adequadas de controlo de vibrações para minimizar impactos negativos;
• Compreendam os conceitos fundamentais associados ao ruído, incluindo os seus efeitos sobre o ser humano;
• Conheçam métodos de medição e controlo de ruído em diferentes contextos.
Caracterização geral
Código
3668
Créditos
6.0
Professor responsável
Pedro Samuel Gonçalves Coelho, Raquel Albuquerque Soares Brás de Almeida
Horas
Semanais - 4
Totais - 62
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
É fundamental que os estudantes tenham adquirido conhecimento nas unidades curriculates associadas às Análises matemáticas e à Álgebra Linear, assim como nas Mecânicas Aplicadas I e II e Mecânica dos Sólidos I e II.
Bibliografia
“Mechanical Vibrations” (5ª edição no SI de unidades); Singiresu S. Rao, Editora Pearson.
“Fundamentals of Mechanical Vibrations”; S. Graham Kelly, McGraw-Hill.
“Engineering Vibrations”; Daniel J. Inman, Pearson.
"Theoretical and Experimental Modal Analysis”; Maia, Silva, He, Lieven, Lin, Skingle, To, Urgueira, Research Studies Press Ltd.
Método de ensino
A metodologia de ensino da UC de Vibrações Mecânicas e Ruído combina aulas teóricas, com exposição clara dos conceitos e uso de montagens experimentais ou vídeos, e aulas práticas, com resolução de problemas individuais ou em grupo, promovendo o pensamento crítico, colaboração e autonomia dos alunos na aplicação dos conhecimentos adquiridos.
Método de avaliação
A aprovação desta UC pode ser conseguida em Avaliação Distribuída (AD) ou por Exame. Para obter frequência à UC o estudante tem de realizar um trabalho experimental (TE). A valorização deste trabalho para a nota final da avaliação distribuída é de 15%. Os elementos utilizados para realizar a avaliação distribuída dos estudantes e as percentagens afetas são a seguir apresentados:
- (TE) - Trabalho experimental (15%) ⇒ (Confere a frequência Obrigatória à UC))
- (T1) - 1º Teste (40%)
- (T2) - 2º Teste (45%)
A nota final da avaliação distribuída é determinada pela seguinte média ponderada.
- Nota final (AD) = 0,15 TE+0,40 T1+0,45 T2 ≥ 9,5 Valores
Para o estudante conseguir aprovação à UC o resultado da Nota final (AD) terá de ser maior ou igual a 9,5 valores.
Se o estudante não conseguir aprovação à UC na avaliação distribuída e tiver obtido frequência à UC poderá ir a exame de recurso (E), obterá aprovação se a sua nota final for maior ou igual a 9,5 valores.
- Nota final (Exame recurso) = 0,15 TE+0,85 E ≥ 9,5 Valores
A obtenção de nota superior a 18 valores (AD ou Exame) ficará dependente da realização de uma prova oral.
Conteúdo
Introdução aos fenómenos vibratórios. Tipos de excitações dinâmicas. Modelação e discretização de sistemas mecânicos. Estudo de sistemas vibratórios com um grau de liberdade (1 GDL): massa, molas e amortecedores. Derivação das equações do movimento com base nos princípios de D’Alembert, Trabalhos Virtuais, Hamilton e Conservação da Energia. Aplicação das equações de Lagrange.
Análise da resposta em vibração livre de sistemas com 1 GDL, com e sem amortecimento. Estudo dos diferentes modelos de amortecimento: viscoso, histerético e por atrito de Coulomb. Resposta forçada a excitações harmónicas, incluindo massas rotativas desequilibradas. Conceitos de transmissibilidade e isolamento de vibrações. Resposta a excitações periódicas e impulsivas.
Extensão a sistemas com dois ou mais graus de liberdade: determinação de frequências naturais e modos próprios de vibração. Introdução às vibrações em sistemas contínuos: análise de vibrações longitudinais (barras), transversais (cabos e vigas) e torcionais (veios).
No módulo de ruído, são abordados os conceitos fundamentais de pressão, intensidade e potência sonora. Estudo dos efeitos do ruído no ser humano. Técnicas básicas de medição e controlo de ruído.