CapÃtulo 1 : Engenharia mecânica
O campo da engenharia mecânica está preocupado com o estudo de máquinas físicas que fazem uso da força e do movimento. A engenharia mecânica é um subcampo da engenharia que combina os princípios da engenharia física e matemática com os princípios da ciência dos materiais, a fim de projetar, analisar, construir e manter sistemas mecânicos. Entre os vários subcampos da engenharia, é um dos mais antigos e abrangentes.
O campo da engenharia mecânica requer uma compreensão de assuntos fundamentais, como mecânica, dinâmica, termodinâmica, ciência dos materiais, design, análise estrutural e eletricidade. Além desses princípios fundamentais, os engenheiros mecânicos fazem uso de várias ferramentas, incluindo projeto assistido por computador (CAD), fabricação assistida por computador (CAM), engenharia assistida por computador (CAE) e gerenciamento do ciclo de vida do produto, a fim de projetar e analisar plantas de fabricação, equipamentos e máquinas industriais, sistemas de aquecimento e refrigeração, sistemas de transporte, veículos motorizados, aeronaves, embarcações, robótica, dispositivos médicos, armas e outros itens.
No entanto, o desenvolvimento da engenharia mecânica pode ser rastreado por vários milhares de anos em todo o mundo. O estudo da engenharia mecânica começou como um campo durante a Revolução Industrial na Europa no século 18. O desenvolvimento da ciência da engenharia mecânica pode ser rastreado até o século 19, quando os avanços na física levaram à sua criação. Compósitos, mecatrônica e nanotecnologia são algumas das áreas que os engenheiros mecânicos estão agora trabalhando para aprimorar com a ajuda de inovações na indústria. A disciplina tem evoluído continuamente para incluir novos desenvolvimentos. Além disso, sobrepõe-se a outras disciplinas de engenharia em graus variáveis, incluindo engenharia aeroespacial, engenharia metalúrgica, engenharia civil, engenharia estrutural, engenharia elétrica, engenharia de produção, engenharia química, engenharia industrial e outras especializações técnicas. É possível que os engenheiros mecânicos também trabalhem na área de engenharia biomédica, especificamente nas áreas de biomecânica, fenômenos de transporte, biomecatrônica, bionanotecnologia e modelagem de sistemas biológicos.
Através do exame dos registros de uma variedade de sociedades antigas e medievais, pode-se observar o uso da engenharia mecânica. Desde os tempos antigos, as pessoas no Oriente Próximo estavam familiarizadas com as seis máquinas simples fundamentais. Desde os tempos pré-históricos, as pessoas têm consciência da cunha e do plano inclinado, às vezes conhecido como rampa. Há uma série de textos, a maioria dos quais são mais antigos, que atribuem a criação da roda à civilização mesopotâmica. No entanto, existem algumas fontes recentes que sugerem que foi inventado de forma independente tanto na Mesopotâmia como na Europa Oriental ou que os europeus orientais pré-históricos são creditados com a invenção da roda. O mecanismo de alavanca foi usado pela primeira vez há aproximadamente 5.000 anos no Oriente Próximo, onde foi utilizado em uma escala de equilíbrio simples e para mover grandes objetos em tecnologia egípcia antiga. Não só a alavanca foi utilizada no mecanismo de elevação de água shadoof, mas também foi utilizada na primeira máquina de guindaste, que foi descoberta na Mesopotâmia por volta do ano 3000 a.C. Na Mesopotâmia, no início do segundo milênio antes da era comum, as primeiras evidências de polias podem ser encontradas.
Durante o século IV a.C., o Reino de Kush foi o local onde o Sakia foi desenvolvido pela primeira vez. Dependia do poder dos animais, o que, por sua vez, reduzia a quantidade de energia que era exigida dos seres humanos. A região de Kush foi criada com reservatórios na forma de Hafirs com a finalidade de armazenar água e aumentar a irrigação. Meroe foi o local onde o desenvolvimento de bloomeries e altos-fornos ocorreu durante o século VII a.C. A aplicação da matemática na forma de trigonometria avançada foi demonstrada pelos relógios de sol Kushite.
A roda d'água e o moinho de água, duas das máquinas mais antigas movidas a água e práticas, foram vistas pela primeira vez no Império Persa, localizado no que hoje é o Iraque e o Irã, no início do século IV a.C. As obras de Arquimedes, que viveu de 287 a 212 a.C., tiveram um impacto significativo no desenvolvimento da mecânica nesta tradição ocidental. Um computador analógico conhecido como mecanismos de Anticítera foi desenvolvido por volta do século II a.C.
Uma aeolipile, o primeiro dispositivo movido a vapor, foi inventada por Garça de Alexandria, que viveu no Egito romano entre os anos 10 e 70 dC. Um relógio de água foi melhorado por Zhang Heng (78-139 d.C.), que também construiu um sismômetro. Ma jun (200-265 d.C.) foi o inventor de uma carruagem com engrenagens diferenciais. Ambas as invenções foram feitas na China. Su Song, um horólogo e engenheiro chinês que viveu durante a Idade Média (1020-1101 d.C.), foi a primeira pessoa a colocar um mecanismo de fuga em sua torre do relógio astronômico. Isto foi dois séculos antes de os dispositivos de fuga serem descobertos nos relógios medievais europeus. Além disso, ele foi a primeira pessoa a introduzir uma unidade de corrente de transmissão de energia interminável no mundo.
O gin de algodão foi estabelecido na Índia no século VI após a era comum, enquanto a roda giratória foi inventada no mundo islâmico no início do século XI. Os gins de rolo duplo foram introduzidos pela primeira vez na Índia e na China durante os séculos 12 e 14. Durante o início do período do Sultanato de Delhi, que durou do século 13 ao século 14, o gin de rolo de engrenagem de minhoca fez sua estreia no subcontinente indiano.
Os inventores de ascendência muçulmana fizeram contribuições significativas para o campo da tecnologia mecânica durante a Idade de Ouro Islâmica, que durou do século VII ao XV. Por exemplo, no ano de 1206, Al-Jazari, que foi um deles, escreveu seu conhecido Livro de Conhecimento de Engenhosos Dispositivos Mecânicos e apresentou uma série de ideias mecânicas diferentes.
Houve avanços significativos nos fundamentos da engenharia mecânica na Inglaterra e no continente ao longo do século 17 para a engenharia mecânica. Christiaan Huygens, um matemático e cientista holandês, é creditado por ter inventado o relógio de pêndulo no ano de 1657. Este relógio foi o primeiro cronometrista confiável por cerca de trezentos anos. Huygens também produziu um tratado dedicado ao design de relógios e à teoria que os sustentava. Isaac Newton, que nasceu na Inglaterra, é creditado por desenvolver o cálculo e formular as Leis do Movimento de Newton, que mais tarde serviriam como base matemática para o campo da física. Newton hesitou em publicar as suas obras durante vários anos, mas os seus colegas, incluindo Edmond Halley, acabaram por convencê-lo a prosseguir com a publicação das suas obras. Acredita-se que Gottfried Wilhelm Leibniz, que já havia inventado uma calculadora mecânica, também foi responsável pelo desenvolvimento do cálculo no mesmo período.
Inglaterra, Alemanha e Escócia foram os três países responsáveis pelo desenvolvimento de máquinas-ferramentas durante os estágios iniciais da Revolução Industrial. O desenvolvimento da engenharia mecânica como um subcampo distinto dentro da engenharia foi possível como resultado disso. Foram os equipamentos de fabrico e os motores utilizados para os alimentar que trouxeram consigo. Instituição de Engenheiros Mecânicos foi criada em 1847, trinta anos depois que a primeira sociedade profissional de seu tipo, Instituição de Engenheiros Civis, foi criada por engenheiros civis. Esta organização foi a primeira organização profissional de engenheiros mecânicos a ser estabelecida no Reino Unido. Chemnitz, na Alemanha, foi o local onde Johann von Zimmermann (1820-1901) estabeleceu a primeira fábrica de máquinas de moagem no continente europeu. Esta fábrica foi criada no ano de 1848.
Após a Sociedade Americana de Engenheiros Civis (1852) e o Instituto Americano de Engenheiros de Minas (1871), a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) foi criada nos Estados Unidos no ano de 1880. Isso fez dela a terceira sociedade profissional de engenharia do gênero no país. A Academia Militar dos Estados Unidos, que abriu suas portas em 1817, que agora é conhecida como Norwich University, e o Rensselaer Polytechnic Institute, que abriu suas portas em 1825, foram as primeiras faculdades nos Estados Unidos a oferecer aos alunos a oportunidade de prosseguir uma educação em engenharia. Ao longo da sua história, a educação em engenharia mecânica tem sido tradicionalmente fundada sobre uma base sólida em matemática e física.
Existem inúmeras universidades em todo o mundo que oferecem cursos de engenharia em engenharia mecânica. Os graduados de programas de engenharia mecânica normalmente ganham um Bacharel em Engenharia (B.Eng. ou B.E.), Bacharel em Ciências (B.Sc. ou B.S), Bacharel em Engenharia de Ciências (B.Sc.Eng.), Bacharel em Tecnologia (B.Tech.), Bacharel em Engenharia Mecânica (B.M.E.), ou Bacharel em Ciências Aplicadas (B.A.Sc.), com ou sem ênfase em engenharia mecânica. O período de tempo necessário para concluir estes programas varia dependendo da instituição e da universidade. Espanha, Portugal e a maior parte da América do Sul são exemplos de lugares onde nem B.S. nem B.Tech. Além do fato de que os programas foram implementados, o termo oficial para o grau é "Engenheiro Mecânico", e o curso é baseado em um período...
