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Mecânica Racional (FIS214) (2022/II)

Turma 63 (ter & qui 13:30-15:10 no ICEB I, salas 2 & 3)

Referências bibliográficas

Livros-textos:

Dinâmica: Mecânica para Engenharia do autor R. C. Hibbeler (12ª edição).
Mecânica para Engenharia: Dinâmica - Vol. 2 dos autores J. L. Meriam & L. G. Kraige (7ª edição).
Mecânica Clássica do autor John R. Taylor.

Acesso gratuito pela Ufop:

Hibbeler: MinhaUfop -> Biblioteca Digital -> E-BOOKS BVIRTUAL PEARSON.
Meriam & Kraige: MinhaUfop -> Biblioteca Digital -> E-BOOKS MINHA BIBLIOTECA
Taylor: MinhaUfop -> Biblioteca Digital -> E-BOOKS MINHA BIBLIOTECA.

Textos auxiliares:

Minhas notas de aulas e outras sugeridas neste link (clique aqui).
Introduction to Classical Mechanics with Problems and Solutions do autor David Morin.

Avaliações

Serão 3 provas (P1, P2 e P3), cada uma valendo 10 pontos. As datas e conteúdos previstos são:

P1 no dia 22/12 sobre o conteúdo das semanas 1 a 3.
P2 no dia 14/02 sobre o conteúdo das semanas 5 a 7.
P3 no dia 23/03 sobre o conteúdo das semanas 9 a 13.

Para aprovação, deve-se alcançar média maior ou igual a 6,0. Quem não atingir essa nota e tiver pelo menos 75% de presença nas aulas poderá fazer o exame especial conforme Resolução CEPE n° 2.880. Nota igual ou superior a 6,0 no exame especial garante a aprovação. A data prevista do exame especial é 28/03.

Cronograma

Semana 1

Terça, 29/11:

Introdução.
Revisão: cálculo e vetores (Taylor, Sec. 1.1).
Revisão: leis de Newton (Meriam & Kraige, Cap. 1).
Problemas sugeridos: 4, 10 e 15 (Meriam & Kraige, Cap. 1) e 2, 3, 9 (Meriam & Kraige, Cap. 2).

Quinta, 01/12:

Segunda lei de Newton em uma dimensão.
Cinemática via método de integração.
Movimento retilíneo com aceleração variável e forças de retardo.
Referências: Hibbeler (Sec. 12.2), Meriam & Kraige (Sec. 2.2) e Taylor (Sec. 2.1 e 2.2).
Problemas sugeridos: 28 (Hibbeler, Cap. 12), 37, 39 e 56 (Meriam & Kraige, Cap. 2) e 27 (Taylor, Cap. 2)

Semana 2

Terça, 06/12:

Segunda lei de Newton. Força e aceleração; Equações do movimento.
Sistema de referência inercial.
Ref.: Hibbeler (13.1 a 13.4).
Problemas sugeridos: 30, 31, 33 e 35 (Hibbeler, Cap. 13)

Quinta, 08/12: Feriado

Semana 3

Terça, 13/12:

Aplicações das leis de Newton para sistemas com vínculos.
Ref.: Hibbeler (Sec. 12.9 e 13.4) e Meriam & Kraige (Sec. 2.9).
Problemas sugeridos: 201, 207 e 211 (Hibbeler, Cap. 12), 20 e 27 (Hibbeler, Cap. 13).

Quinta, 15/12:

Aplicações das leis de Newton para movimentos curvilíneos
Ref.: Hibbeler (Sec. 13.5) e Meriam & Kraige (Sec. 3.5).
Problemas sugeridos: 56, 64, 65 e 79 (Hibbeler, Cap. 13), 48, 51 e 77 (Meriam & Kraige, Cap. 3).

Semana 4:

Terça, 20/12:

Aula de exercícios e dúvidas.

Quinta, 22/12:

Prova 1

Semana 5

Terça, 17/01:

Teorema do trabalho e energia cinética; Energia mecânica.
Refs.: Taylor (Sec. 4.1 a 4.2) e Hibbeler (Sec. 14.1 a 14.3).
Problemas sugeridos: 2 e 9 (Taylor, Cap. 4), 5, 15, 16, 20 e 31 (Hibbeler, Cap. 4).

Quinta, 19/01:

Forças conservativas e o gradiente da energia potencial.
Gráficos da energia potencial; Equilíbrio e estabilidade.
Solução completa do movimento.
Ref.: Taylor (Sec. 4.3 e 4.6) e Hibbeler (Sec. 14.5)
Problemas sugeridos: 12, 16 e 28 (Taylor, Cap. 4).

Semana 6

Terça, 24/01:

Cálculo das variações.
Menor caminho entre dois pontos; Princípio de Fermat.
Equação de Euler-Lagrange para uma ou várias variáveis.
Ref.: Taylor (Sec. 6.1 e 6.3).
Problemas sugeridos: 1, 4, 9 e 16 (Taylor, Cap. 6).

Quinta, 26/01:

Lagrangiana e a equação de Lagrange; Princípio de Hamilton.
Equivalência com a 2ª lei de Newton.
Coordenadas generalizadas e vínculos.
Ref.: Taylor (Sec. 7.1 a 7.3).

Problemas sugeridos: 1, 2, 3, 4, 8 e 9 (Taylor, Cap. 7).

Semana 7

Terça, 31/01:

Aplicações da Equação de Lagrange.
Coordenadas cilíndricas.
Ref.: Taylor (Sec. 7.5).
Problemas sugeridos: 14, 15, 22 e 25 (Taylor, Cap. 7).

Quinta, 02/02:

Aplicações da Equação de Lagrange.
Ref.: Taylor (Sec. 7.5) e Morin (Sec. 6.1 a 6.3).
Problemas sugeridos: 16, 17, 21 e 29 (Taylor, Cap. 7).

Semana 8

Terça, 07/02:

Aplicações da Equação de Lagrange.
Ref.: Taylor (Sec. 7.5) e Morin (Sec. 6.1 a 6.3).
Problemas sugeridos: 20, 31 (aqui e aqui) e 35 (aqui e aqui) (Taylor, Cap. 7).

Quinta, 09/02:

Aula de exercícios e dúvidas.

Semana 9

Terça, 14/02:

Prova 2.

Quinta, 16/02:

Revisão: Corpo rígido, centro de massa e momento linear.
Revisão: Produto vetorial e momento angular.
Refs.: Taylor (Sec. 3.1, 3.3 a 3.5).
Problemas sugeridos: 1, 2, 15, 21 e 26 (Taylor, Cap. 3).

Semana 10

Terça, 21/02: Feriado

Quinta, 23/02:

Movimento bidimensional de um corpo rígido.
Translação; Rotação em torno de um eixo fixo.
Refs.: Hibbeler (Sec. 16.1 a 16.3) e Meriam & Kraige (Sec. 5.1 e 5.2).
Problemas sugeridos: 7, 8, 9, 14, 15, 17, 26 e 31 (Hibbeler, Cap. 16).

Semana 11

Terça, 28/02:

Análise do movimento absoluto.
Refs.: Hibbeler (Sec. 16.4) e Meriam & Kraige (Sec. 5.3).
Problemas sugeridos: 35, 36, 39, 40, 42, 50 e 52 (Hibbeler, Cap. 16).

Quinta, 02/03:

Movimento tridimensional de um corpo rígido.
Refs.: Hibbeler (Sec, 20.1 e 20.2) e Meriam & Kraige (Sec. 7.1 a 7.6).
Problemas sugeridos: 2, 4, 6, 14, 16 e 19 (Hibbeler, Cap. 20).

Semana 12

Terça, 07/03:

Momentos e produtos de inércia.
Momento de inércia relativo a um eixo arbitrário.
Refs.: Hibbeler (Sec. 17.1 e 21.1).
Problemas sugeridos: 4, 8, 12, 13, 17 (Hibbeler, Cap. 17), 13 e 18 (Hibbeler, Cap. 20).

Quinta, 09/03:

Equações para o movimento tridimensional.
Refs.: Hibbeler (Secs. 21.2 e 21.4) e Meriam & Kraige (Sec. 7.9 e 7.10).
Problemas sugeridos: 23, 28, 30 e 39 (Hibbeler, Cap. 21).

Semana 13

Terça, 14/03:

Aplicação das equações para o movimento tridimensional.
Refs.: Hibbeler (Sec. 21.4) e Meriam & Kraige (Sec. 7.9 e 7.10).
Problemas sugeridos: 45, 46, 50 e 51 (Hibbeler, Cap. 21).

Quinta, 16/03:

Movimento giroscópico.
Refs.: Hibbeler (Sec. 21.5) e Meriam & Kraige (Sec. 7.11).
Problemas sugeridos:

Semana 14

Terça, 21/03:

Aula de exercícios e dúvidas.

Quinta, 23/03:

Prova 3.

Semana 15: Exame Especial

Terça, 28/03: Exame Especial
Exame Especial aplicado conforme Resolução CEPE n° 2.880

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