Plano de ensino - Cálculo Técnico - Matemática, Física e Mecânica

Objetivo: Desenvolver capacidades básicas e sócioemocionais relativas aos cálculos técnicos de grandezas físicas esforços mecânicos e resistência dos materiais aplicados no contexto da  Metalmecânica. 

Capacidades Básicas Conhecimentos 

1. Realizar cálculos físicos aplicados à mecânica de acordo com o processo industrial a ser utilizado. 

2. Realizar cálculos de esforços mecânicos.

3. Realizar cálculos de resistência dos materiais

Capacidades Sócioemocionais 

Pensamento analítico:

1. Demonstrar raciocínio lógico 

2. Demonstrar atenção a detalhes 

Resiliência emocional :

3. Demonstrar tolerância ao estresse.

Situação de Aprendizagem: A "ACME - Soluções Automotivas", de  propriedade do Engenheiro Sinésio Gomes, possui um setor de montagem de elevadores automotivos. Na linha de montagem final, o componente mais pesado, o moto redutor de 250 kg, precisa ser posicionado com precisão na coluna principal do elevador. Atualmente, essa operação é feita de forma manual por vários operadores com o auxílio de polias e cordas, um processo lento, que gera gargalos na produção e, principalmente, apresenta sérios riscos ergonômicos e de acidentes. 

O Gerente de Produção, ciente da necessidade de otimizar o processo e garantir a segurança da equipe, solicitou ao departamento técnico (no qual vocês, alunos, atuam como técnicos recém-contratados) o desenvolvimento de uma solução. A ideia inicial é projetar um dispositivo elevador de cargas, do tipo "pau de carga", fixado no chão do galpão, sobre a estação de montagem do moto redutor. 

Para que o projeto avance para a fase de compra de materiais e montagem, é imprescindível que a equipe técnica realize todos os cálculos fundamentais que garantam a segurança e a funcionalidade do dispositivo.  

Vocês receberão o leiaute da área e um esboço do dispositivo para iniciar os estudos. O objetivo é analisar as forças, os esforços e a resistência dos materiais para validar a viabilidade técnica dos componentes principais. 

Sugestão de imagem: Um croqui simples mostrando o leiaute de uma estação de montagem de elevador automotivo, o local de armazenamento dos moto redutores e a posição onde o dispositivo de içamento (pau de carga) seria instalado. 

Desafio: Como equipe técnica da "ACME - Soluções Automotivas", vocês devem realizar a análise e o dimensionamento dos componentes críticos do dispositivo de elevação, considerando uma capacidade de carga de 250 kg com um fator de segurança de 2 (carga de projeto = 500 kg). O desafio consiste em apresentar um memorial de cálculo detalhado que responda às seguintes questões: 

• Cálculo Físico (Mecânica): Qual a potência mínima necessária para o motor elétrico do elevador, considerando que ele deve erguer a carga a uma velocidade de 0,05 m/s? (Considerar perdas no sistema). 
• Cálculo de Esforços Mecânicos: Qual o momento fletor máximo que atuará na viga principal do "pau de carga"? 

Vocês devem desenhar o Diagrama de Corpo Livre e os diagramas de esforço cortante e momento fletor para a viga. 

Cálculo de Resistência dos Materiais: Com base no esforço calculado:

• Qual o perfil de viga de aço (por exemplo, Viga "I") mais adequado para suportar a carga com segurança, sem sofrer deformação plástica? 
• Qual a tensão máxima de tração e compressão na viga? 
• O eixo do motor do guincho sofrerá torção. Qual o diâmetro mínimo que este eixo deve ter para resistir ao torque gerado? 

Para resolver o desafio, vocês deverão aplicar seus conhecimentos em grandezas físicas, estática, dinâmica e resistência dos materiais, demonstrando raciocínio lógico para interpretar o problema, atenção a detalhes na aplicação das fórmulas e tolerância ao estresse para lidar com a complexidade dos cálculos e a responsabilidade do projeto. 

Resultados Esperados: Ao final desta Situação de Aprendizagem, espera-se que os alunos entreguem um Relatório Técnico de Análise de Viabilidade, em formato digital ou impresso, contendo: 

• Memorial de Cálculo: Apresentação organizada de todos os cálculos realizados para o dimensionamento do motor, da viga principal e do eixo do guincho. Todas as fórmulas e variáveis utiliza as devem estar claramente indicadas. 
• Diagramas e Croquis: Inclusão dos Diagramas de Corpo Livre, diagramas de esforço cortante e momento fletor que foram utilizados como base para os cálculos da viga. 
• Especificação Técnica Preliminar: Uma lista indicando as especificações mínimas para os componentes calculados (Exemplo: Potência do motor em CV ou kW; Perfil da viga de aço selecionado; Diâmetro mínimo do eixo em mm). 

Conclusão: Elaborar um parecer técnico breve, afirmando se o projeto, com os componentes dimensionados, é estruturalmente viável e seguro, com base nos resultados obtidos.

© Direitos de autor. 2026: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/01/2026