Um longo estudo da teoria clássica das vigas pode ser visto em Refs. [17-20]. 4.1. Simulação de elementos finitos. Uma análise modal foi feita usando o software SolidWorks para comparação. Para a viga analisada, foram utilizados dois tipos de vigas para simulação, uma viga de aço e outra de alumínio, com as mesmas propriedades das vigas utilizadas na análise experimental (Tabela 1). Não é objetivo deste trabalho detalhar essa análise, pois é uma análise muito bem documentada na literatura [20-22]. Os resultados são apresentados na Tabela 2. Este tipo de análise baseada em elementos finitos pode ser realizada em diversos softwares utilizados pela comunidade científica, existindo versões comerciais, discentes e gratuitas destes softwares. Tabela 1 Propriedades físicas das vigas utilizadas na análise experimental. Viga A
Viga B
Aço Inoxidável
Alumínio
190
69
0,133
0,023
0,6
0,3
Largura - secção transversal (m)
2,774 x 10-2
3,4 x 10-2
Altura - secção transversal (m)
1,04 x 10-3
1,0 x 10-3
Material
Módulo Young (GPa) Massa (kg) Comprimentoh (m)
Tabela 2 Comparação entre os resultados para obtenção das frequências naturais por meio de método analítico, método experimental e método dos elementos finitos.
Aço
Alumínio
Engastada Engastada apoiada Fixa Engastada Engastada apoiada Fixa
Método Analítico (Hz) 9,408
Experimento (Hz) FEM (Hz)
Acelerômetro
Giroscópio
Ultrassom
9,356
9,380
9,38
10,05
18,068
18,023
15,96
15,96
20,81
26,218 10,009
26,566 9,513
24,58 9,80
24,38 9,76
23,11 9,45
43,257
43,129
44,02
44,00
45,13
62,771
62,923
63,02
63,89
61,33
giroscópio e ultrassom), muito popularizado com aumento de uso em smartphones e tablets [8]. 2. Arduino
O Arduino é uma placa microcontroladora de código aberto, que se tornou muito popular entre o público em geral por ser fácil de usar, programação simples e preços baixos, tornando-se uma ótima ferramenta para montar e testar rapidamente protótipos eletrônicos [9]. Neste trabalho utilizamos uma placa Arduino Mega 2560 Rev. 3, baseada no microcontrolador Atmel ATmega2560. Esta placa contém 54 pinos digitais I / O (entrada / saída), dos quais 15 pinos podem ser usados como saídas PWM, 16 entradas analógicas e 4 portas seriais. Pode ser alimentado pela porta USB de um computador ou por uma fonte de energia externa. O objetivo deste artigo é usar a plataforma Arduino como sistema de aquisição de dados. A fim de permitir o acesso a alunos de graduação em Física e Engenharia para o estudo experimental de fenômenos de vibração mecânica, por meio de sensores como acelerômetro, giroscópio e ultrassom. Já que esses sensores têm baixo custo, devido à popularização de smartphones, tablets e outros dispositivos que os utilizam amplamente [10-12]. A conexão do Arduino é feita pelo computador USB e pela porta do arduino e recebe informações dos sensores por portas analógicas e digitais. A Fig. 1 mostra a placa Arduino utilizada neste trabalho. Veja ref. [13] para informações mais detalhadas sobre o dispositivo usado
