Mecânica I

Código:

L.EGI012

Sigla:

M I

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Mecânica Aplicada
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia e Gestão Industrial

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EGI	140	Plano Oficial do ano letivo	2	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO - A unidade curricular Mecânica I constitui o primeiro marco na formação específica do engenheiro industrial, correspondente à introdução dos conceitos fundamentais que permitem a expressão do equilíbrio das estruturas de engenharia, que está na base do seu dimensionamento.

OBJETIVOS - A unidade curricular tem por objetivos instruir e desenvolver a capacidade para resolver problemas da mecânica dos sistemas de pontos materiais e dos corpos rígidos em repouso (estática), através da introdução dos conceitos teóricos e das metodologias práticas para as aplicações correntes da Engenharia, com ênfase na Engenharia Industrial.

COMPETÊNCIAS E RESULTADOS DE APRENDIZAGEM - Desenvolver competências técnicas relativas à aquisição de conhecimentos de matérias estruturais na formação do engenheiro industrial e a aplicação dos conhecimentos em novos problemas e na exploração de novos conceitos.

No final do período lectivo espera-se que os alunos
- Consigam identificar todas as acções sobre uma dada estrutura e desenhar o respectivo diagrama de corpo livre;
- Saibam aplicar o cálculo vectorial ao estudo da estática e dominem os conceitos de equilíbrio estático de sistemas de corpos;
- Sejam capazes de identificar correctamente as forças nas ligações e determiná-las, com e sem a presença de atrito seco na análise de estruturas;
- Consigam caracterizar áreas e corpos para determinar o seu centroide, centro de massa, momentos e produtos de inércia e ainda a respectiva matriz de inércia.

Resultados de aprendizagem e competências

Os alunos deverão aprender os principais conceitos da estática, resolvendo problemas de equilibrio de corpos e calculando as forças de ligação destes ao exterior. Deverão também aprender a determinar o centro de massa de corpos e caracterizar a sua distribuição de massa através da obtenção da matriz de inércia.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

 Os alunos deverão ter conhecimentos de algebra vetorial e cálculo integral.

Programa

Capítulo 0 - MECÂNICA – UMA CIÊNCIA DA ENGENHARIA
Princípios fundamentais e conceitos básicos; Leis de Newton; Sistemas de unidades; Operações vetoriais e propriedades; Representação de sistemas de forças.

Capítulo 1 - VECTORES FORÇA E SISTEMAS DE FORÇAS EQUIVALENTES
Escalares e vetores; Operações vetoriais; Equilíbrio de uma partícula; Momento de uma força num ponto; Momento de um sistema de forças num ponto; Elementos definidores de um sistema de forças; Propriedade projetiva de um sistema de forças; Invariante escalar e invariante vetorial; Classificação dos sistemas de forças; Sistemas de forças equivalentes; Teorema de Varignon; Centro de forças paralelos; Transformações estáticas elementares; Redução de forças distribuídas a uma força equivalente.

Capítulo 2 - EQUILÍBRIO DO CORPO RÍGIDO
Equações universais da estática; Ligações ou apoios - Graus de liberdade; Classificação de sistemas materiais em função das ligações ao exterior – Sistemas isostáticos, sistemas hiperestáticos e sistemas hipoestáticos; Equilíbrio de corpos rígidos – equilíbrio estável e equilíbrio instável; Cálculo de reações; Equilíbrio de sistemas materiais a duas dimensões; Equilíbrio de sistemas materiais a três dimensões.

Capítulo 3 - SISTEMAS ARTICULADOS PLANOS - TRELIÇAS
Rigidez e isostaticidade interna; Isostaticidade global; Caracterização de esforços nas barras; Método dos nós; Método de Ritter ou método das secções.

Capítulo 4 - ESFORÇOS INTERNOS E DIAGRAMAS DE ESFORÇOS
Esforços internos em peças lineares; Esforço axial; Esforço transverso; Momento fletor; Diagramas de esforços internos; Relações entre carga, esforço transverso e momento fletor.

Capítulo 5 - ATRITO SECO
Noções elementares sobre o atrito seco e cálculo das forças geradas. 

Capítulo 6 - GEOMETRIA das MASSAS
Determinação de centróides e centros de massa. Teoremas de Pappus. Momentos de inércia de linhas, áreas e sólidos. Produtos de inércia. Teorema de Steiner: momentos e produtos de inércia em eixos paralelos. Rotação de eixos. Matriz de inércia. Momentos e direcções principais de inércia. A inércia segundo um eixo conhecida a matriz e o elipsoide de inércia.

Conteúdo Científico – 90%
Conteúdo Tecnológico – 10%

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS COM OS OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR:

A unidade curricular Mecânica 1 constitui o primeiro marco na formação específica do engenheiro industrial, correspondente à introdução dos conceitos fundamentais que permitem a expressão do equilíbrio das estruturas de engenharia, que está na base do seu dimensionamento.

Bibliografia Obrigatória

Beer, Ferdinand P; Mecânica vectorial para engenheiros. ISBN: 972-8298-84-6
Meriam, James Lathrop; Mecânica. ISBN: 85-216-1402-0

Bibliografia Complementar

Hibbeler, R. C.; Engineering Mechanics. ISBN: 0-13-066197-X
Bedford, Anthony; Statics. ISBN: 0-201-40340-4

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Todos os temas da disciplina são abordados nas aulas teóricas e nas aulas práticas. A exposição e explicação dos vários conceitos, princípios e métodos é efectuada nas aulas teóricas complementada com a resolução de alguns problemas ilustrativos. Nas aulas práticas os alunos são incentivados a resolver individualmente ou em grupo os problemas mais significativos das fichas de exercícios.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR:

A apresentação e explicação dos conceitos, princípios e métodos de cálculo estrutural em estruturas isostáticas e a abordagem de exemplos práticos ligados à Engenharia Mecânica, incentivando os estudantes à resolução individual ou em grupo, permitem introduzir e desenvolver as aptidões de cálculo que serão usadas posteriormente no dimensionamento estrutural.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Estática

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Um estudante obtém frequência, se estiver regularmente inscrito e não exceder o número limite de faltas (25% do número de aulas práticas previstas).
De acordo com o artigo 6º do REGULAMENTO ESPECÍFICO DE AVALIAÇÃO DE DISCENTES DA FEUP, estão dispensados de frequência os casos previstos na lei.


Os alunos serão informados sobre a obtenção de frequência até 3 dias úteis antes do início efectivo do período de exames.

Fórmula de cálculo da classificação final

1º teste T1, obrigatório, a realizar a meio do semestre; 50% nota final, aprox 50% programa da UC, exige nota mínima (8/20)valores

2º teste T2, exclusivo para alunos c/nota T1>(8/20)val, matéria posterior a T1; teste c/peso de 50% na nota final, exige nota mínima de (8/20)valores

Exame Final EF, SIMULTANEAMENTE C/ T2, OBRIGATÓRIO para quem obteve T1<(8/20)val; qualquer estudante pode optar por EF em alternativa a T2; EF inclui toda a matéria

Exame Recurso ER, para quem não obteve nota mínima em T1 ou T2, ou sem média de 10 val nos dois testes ou no EF ou melhoria de classificação. Este exame também inclui toda a matéria

Os testes T1 e T2 com duração de 2:00h e EF e ER com a duração de 2:30h

A classificação final, CF, obtida por: CF=(notaT1+notaT2)/2, desde que T1>8 e T2>8 ou CF=Nota de EF ou ainda CF=Nota de ER

A aprovação na disciplina verifica-se para uma Classificação Final igual ou superior a 10 valores (em 20).

Provas e trabalhos especiais

Não estão previstos

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes com estatuto especial são avaliados de forma igual aos restantes alunos.
REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES EM MOBILIDADE:
Domínio da Língua Portuguesa e/ou Inglesa;
Frequência de disciplinas de graduação introdutórias à temática científica versada na presente disciplina;
Avaliação através de exame e/ou trabalho(s) especialmente definidos em face do perfil do estudante.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação segue as regras estabelecidas no artigo 11º do REGULAMENTO ESPECÍFICO DE AVALIAÇÃO DE DISCENTES DA FEUP.

Observações

CONHECIMENTOS PRÉVIOS- A unidade curricular pressupõe que o estudante tem os conhecimentos básicos de Física, ministrados ao nível da Escola Secundário, bons conhecimentos de Análise Matemática I e II e de Álgebra.

Tempo de trabalho estimado fora das aulas: 4 horas/semana