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Dinâmica não-linear em vibrações flexurais de um ressonador mecânico cantiléver.

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dc.creator.ID NUNES, I. C. pt_BR
dc.contributor.advisor1 COSTA, Ricardo Arlen Buriti da.
dc.contributor.advisor1ID COSTA, R. A. B. pt_BR
dc.contributor.advisor2 BATISTA, Adriano de Albuquerque.
dc.contributor.advisor2ID BATISTA, A. A. pt_BR
dc.contributor.referee1 AMORIM JÚNIOR, Wanderley Ferreira de.
dc.contributor.referee1ID AMORIM JÚNIOR, W. F. pt_BR
dc.contributor.referee2 ORIÁ, Marcos César Santos.
dc.contributor.referee2ID ORIÁ, M. C. S. pt_BR
dc.description.resumo Neste trabalho construímos uma mesa inercial sobre a qual engastamos um ressonador mecânico tipo cantiléver feito de uma haste de aço delgada com o objetivo de obtermos altos valores do fator de qualidade e assim estudarmos vibrações não-lineares. Utilizamos o modelo de Euler-Bernouli para obtermos os modos e frequências normais. Das medidas das frequências do modo fundamental em diferentes comprimentos obtemos o módulo de Young do aço de cantiléver. Também obtemos a massa e a constante elástica efetiva no modo fundamental próximo da ponta o cantiléver. Aproximamos a dinâmica de vibrações do modo fundamental por um modelo de um grau de liberdade. Com o objetivo de construirmos um oscilador de Duffing, acoplamos na extremidade livre do ressonador um imã de neodímio e num suporte fixo um pouco acima da haste um outro imã idêntico ao que foi acoplado no cantiléver. Quando distantes, os imãs são alinhados no mesmo eixo vertical e orientados em sentidos opostos, mas quando reduzimos suficientemente a distância entre a haste flamba, formando um poço de potencial duplo. Caracterizamos os parâmetros desse oscilador medindo as duas posições de equilíbrio de cada poço e suas respectivas frequências de oscilação de pequena amplitude e correspondente a taxa de amortecimento. Além das oscilações amortecidas, estudamos também oscilações forçadas. Encontramos curvas de biestibilidade para oscilações em cada poço. Nós ajustamos os dados experimentais das curvas de biestibilidade usando o método do balanço harmônico. Finalmente, excitamos vibrações com caraterísticas caóticas tal como um espectro de Fourier continuamente distribuído, principalmente em baixas frequências. Finalmente, relatamos que os modelos teóricos que usamos ajustaram muito bem os dados experimentais desta dissertação. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Ciências e Tecnologia - CCT pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Física pt_BR
dc.title Dinâmica não-linear em vibrações flexurais de um ressonador mecânico cantiléver. pt_BR
dc.date.issued 2020-09-08
dc.description.abstract In this work we build an inertial table on which we mount a cantilever mechanical resonator made of a thin steel rod in order to obtain high values of the quality factor and thus study non-linear vibrations. We use the Euler-Bernouli model to obtain normal modes and frequencies. From measurements of the fundamental mode frequencies at different lengths we obtain the Young's modulus of the cantilever steel. We also obtain the mass and the effective spring constant in fundamental mode near the tip of the cantilever. We approximate the dynamics of vibrations in the fundamental mode by a one-degree-of-freedom model. With the aim of building a Duffing oscillator, we coupled a neodymium magnet to the free end of the resonator and a fixed support a little above the rod another magnet identical to the one that was coupled to the cantilever. When far apart, the magnets are aligned on the same vertical axis and oriented in opposite directions, but when we reduce the distance between the buckling rod sufficiently, forming a double potential well. We characterize the parameters of this oscillator by measuring the two equilibrium positions of each well and their respective small amplitude oscillation frequencies and corresponding damping rate. In addition to damped oscillations, we also study forced oscillations. We found bistability curves for oscillations in each well. We fit the experimental data to the bistability curves using the harmonic balance method. Finally, we excite vibrations with chaotic characteristics such as a continuously distributed Fourier spectrum, mainly at low frequencies. Finally, we report that the theoretical models we used fit the experimental data of this dissertation very well. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28319
dc.date.accessioned 2022-12-13T19:46:04Z
dc.date.available 2022-12-13
dc.date.available 2022-12-13T19:46:04Z
dc.type Dissertação pt_BR
dc.subject Ressonador mecânico cantiléver pt_BR
dc.subject Física não-linear pt_BR
dc.subject Dinâmica não-linear pt_BR
dc.subject Oscilador de Duffing pt_BR
dc.subject Biestabilidade pt_BR
dc.subject Teoria de vigas de Euler-Bernoulli pt_BR
dc.subject Método de balanço harmônico pt_BR
dc.subject Caos determinístico pt_BR
dc.subject Análise estática pt_BR
dc.subject Cantilever mechanical resonator pt_BR
dc.subject Non-linear physics pt_BR
dc.subject Non-linear dynamics pt_BR
dc.subject Duffing Oscillator pt_BR
dc.subject Bistability pt_BR
dc.subject Euler-Bernoulli beam theory pt_BR
dc.subject Harmonic balance method pt_BR
dc.subject Deterministic chaos pt_BR
dc.subject Static analysis pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator NUNES, Isaac Cazé.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Non-linear dynamics in flexural vibrations of a cantilever mechanical resonator. pt_BR
dc.identifier.citation NUNES, Isaac Cazé. Dinâmica não-linear em vibrações flexurais de um ressonador mecânico cantiléver. 2020. 106f. (Dissertação de Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Física, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28319 pt_BR


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