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Hist´oria da Engenharia Disciplina: Introdu¸c˜ao `a Engenharia
Prof. Rodrigo Gusm˜ao Cavalcante
[email protected] [email protected]
Departamento de Engenharia El´ etrica Instituto Federal da Bahia
Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
Disciplina: Introdu¸c˜ ao ` a Engenharia
Hist´ oria da Engenharia
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S´ıntese Hist´orica
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Surgimento da Engenharia Moderna
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Marcos Hist´oricos Importantes
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Fatos marcantes da Ciˆencia e da Tecnologia
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As primeiras Escolas de Engenharia
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In´ıcio da Engenharia no Brasil
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S´ıntese Hist´orica A hist´oria da Engenharia confunde-se com a hist´ oria da pr´opria humanidade e teve in´ıcio h´a cerca de sete milh˜ oes de anos. De acordo com estudos de paleontologia, os primeiros homin´ıdeos eram carn´ıvoros e, como n˜ao possu´ıam dentes ou garras afiados, necessitaram de alguma ajuda para superar esse problema. Isto os for¸cou `a fabrica¸c˜ao de ferramentas, que inicialmente eram peda¸cos toscos de pedras lascadas para ficarem com a ponta agu¸cada e se transformarem em objetos cortantes. Assim, h´a milh˜oes de anos, teve in´ıcio o desenvolvimento tecnol´ogico.
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S´ıntese Hist´orica A evolu¸c˜ao da humanidade, embora se processe de forma cont´ınua, tem dado alguns saltos espor´adicos de maior desenvolvimento, quer quando diante a grandes crises, quer quando diversos fatores prop´ıcios para tal tenham se conjugado. Um elemento constante na hist´oria desta evolu¸c˜ao ´e a capacidade do ser humano de dar forma a objetos naturais e empreg´a-los para determinados fins, como por exemplo para a fabrica¸c˜ao de ferramentas. As t´ecnicas primitivas tiveram origem na descoberta da alavanca, do fogo, do polimento das pedras, do cozimento dos alimentos, etc. Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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S´ıntese Hist´orica Esta evolu¸c˜ao ´e fruto do aparecimento e do constante aprimoramento de um tipo de indiv´ıduo preocupado com o desenvolvimento de t´ecnicas e, na hist´oria mais recente da humanidade, ao aparecimento de um novo tipo de intelectual, com base educacional t´ecnica e ´ıntima rela¸c˜ao com os processos de desenvolvimento de tecnologia. A eol´ıpila ´e um aparelho que consiste de uma cˆamara (normalmente uma esfera ou um cilindro) com tubos curvados, por onde o vapor ´e expelido. A for¸ca resultante faz com que o aparelho gire. A eol´ıpila, inventada no primeiro s´eculo por Heron de Alexandria, ´e considerada ser o primeiro motor a vapor documentado. Como a hist´ oria poderia ter mudado se Heron tivesse dominado esta energia rotativa, ele teria inventado o motor a vapor... quase dois mil anos antes da sua re-inven¸c˜ao. Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Surgimento da Engenharia Moderna Com a r´apida expans˜ao dos conhecimentos cient´ıficos e com a sua aplica¸c˜ao aos problemas pr´aticos, surge o engenheiro, que ´e, na realidade, o resultado de todo um processo de evolu¸c˜ao ocorrido durante milˆenios. No s´eculo XVIII, a engenharia foi se estruturando, fruto fundamentalmente do desenvolvimento da matem´atica, da explica¸c˜ao dos fenˆomenos f´ısicos e de um conjunto sistem´atico e ordenado de doutrinas. Este fato estabelece um marco divis´ orio entre duas engenharias: a Engenharia do passado e Engenharia moderna.
Engenharia do Passado Se caracteriza pelos grandes esfor¸cos do homem no sentido de criar e aperfei¸coar dispositivos que aproveitassem os recursos naturais. Foram os primeiros engenheiros respons´aveis pelo aparecimento de armamentos, fortifica¸c˜ oes, estradas, pontes, canais e etc. Caracter´ıstica b´asica ´e o empirismo, trabalhavam com base na pr´atica transmitida pelos que os antecediam, na sua pr´ opria experiˆencia e no seu esp´ırito criador. Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Surgimento da Engenharia Moderna Engenharia Moderna Se caracteriza pela aplica¸c˜ao generalizada dos conhecimentos cient´ıficos `a solu¸c˜ao de problemas. Ela pode dedicar-se, basicamente, a problemas da mesma esp´ecie que a engenharia do passado, por´em com a caracter´ıstica distinta e marcante que ´e a aplica¸c˜ao da ciˆencia.
Alguns exemplos desta aplica¸c˜ao da ciˆencia estrutura da mat´eria fenˆomenos eletromagn´eticos composi¸c˜ao qu´ımica dos materiais leis da mecˆanica transferˆencia de energia modelagens matem´aticas dos fenˆ omenos f´ısicos Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Marcos Hist´oricos Importantes A tecnologia, tal como hoje ´e entendida, s´ o apareceu h´a cerca de 400 anos, mas tomou corpo apenas com a revolu¸c˜ao industrial, quando se notou que tudo o que era constru´ıdo pelos homens poderia sˆe-lo usando os princ´ıpios b´asicos da ciˆencias. Em 1510, Leonardo da Vinci(1452 - 1519) projeta uma roda d’´agua horizontal, cujo princ´ıpio foi utilizado na constru¸c˜ao da turbina el´etrica, reunindo o saber te´ orico ao pr´atico.
Galileu Galilei(1564 - 1642) foi o real iniciador da mentalidade cient´ıfica, iniciando a substitui¸c˜ao de longas argumenta¸c˜ oes l´ ogicas da dial´etica formal pela observa¸c˜ao dos fatos em si mesmos. Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Marcos Hist´oricos Importantes No final do s´eculo XVIII, Coulomb calculou a resistˆencia `a flex˜ao de vigas horizontais em balan¸co, e tamb´em elaborou um m´etodo de c´alculo de empuxos de terra sobre muros de arrimo, com validade at´e os dias atuais.
Faraday - Contribui¸co˜es Estudo completo sobre eletricidade: est´atica, voltaica, termoeletricidade, eletricidade animal Em 30 anos: desenvolvimento do eletromagnetismo e da propaga¸c˜ao de ondas eletromagn´eticas Principais ferramentas: experimentos e intui¸c˜ao Introdu¸c˜ao do conceito de “linhas de for¸ca”: no Magnetismo elas eram curvas e fechadas! Descoberta da indu¸c˜ao eletromagn´etica: 1831 Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Marcos Hist´oricos Importantes A descoberta da indu¸c˜ao eletromagn´etica
Anel de faraday (1831)
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Eletricidade ´e produzida pela varia¸c˜ao do fluxo magn´etico! Disciplina: Introdu¸c˜ ao ` a Engenharia
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Marcos Hist´oricos Importantes Circuito equivalente - Faraday
Este circuito contˆem: fonte, resistˆencias, indutores , chave, etc. (saiba identificar!) Observe o comportamento da tens˜ao ou corrente ap´os a abertura ou fechamento da chave! Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Marcos Hist´oricos Importantes O D´ınamo (Disco) de Faraday
Indu¸c˜ao de corrente el´etrica a partir do movimento de um disco met´alico situado em campo magn´etico Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Indu¸c˜ao de corrente el´etrica na lˆampada, a partir do movimento de um disco magn´etico situado entre duas bobinas Hist´ oria da Engenharia
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Marcos Hist´oricos Importantes James C. Maxwell (Esc´ocia,1831-Inglaterra,1879)
Modesto Prˆemio com estudo sobre an´eis de Saturno Fundou Laborat´orio Cavendish (Cambridge) Teve como heran¸ca os trabalhos de Faraday e de William Thomson (Lord Kelvin) (sobre elasticidade)
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Marcos Hist´oricos Importantes Maxwell - Contribui¸co˜es 1864 Teoria eletromagn´etica da luz (“A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”) → Segunda unifica¸c˜ao da F´ısica (luz e eletromagnetismo) 1873 “A Treatise on Electricity and Magnetism” 20 equa¸c˜oes / 20 vari´aveis Eletricidade pode ser criada atrav´es de: cargas el´etricas campos magn´eticos vari´aveis
Magnetismo pode ser criado atrav´es de: corrente el´etrica campos el´etricos vari´aveis
Energia armazenada ao redor dos corpos eletrizados ou magn´eticos Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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Marcos Hist´oricos Importantes Maxwell - Contribui¸co˜es Determina¸c˜ao da velocidade de propaga¸c˜ao de ondas eletromagn´eticas Existˆencia da corrente de deslocamento em diel´etricos
Equa¸co˜es de Maxwell - caso estacion´ario I ∇·D=ρ ⇒
Equa¸co˜es de Maxwell variante no tempo
Z D · dS =
S
ρv dv vol
∇×E=0 ∇·B=0 I ∇×H=J ⇒ H · dL = I D = E B = H Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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∇·D=ρ ∂B ∂t ∇·B=0 ∂D ∇×H=J+ ∂t D = E ∇×E=−
B = H Hist´ oria da Engenharia
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Fatos marcantes da Ciˆencia e da Tecnologia 1637 - Ren´e Descartes publica primeiro Tratado da Geometria Anal´ıtica e formula as leis da refra¸c˜ao; 1642 - Blaise Pascal constr´ oi a primeira m´aquina de calcular; 1660 - Estabelecida a lei de Hooke (princ´ıpio b´asico para o estudo da Resistˆencia dos Materiais); 1729 - Stephen Gray descobre que h´a corpos condutores e n˜ao de eletricidade; 1745 - Inven¸c˜ao do capacitor el´etrico (Ewald Jurgen Von Kleist); 1752 - Inven¸c˜ao do para-raios por Benjamin Franklin; 1764 - Inven¸c˜ao do condensador (James Watt); 1768 - Cria¸c˜ao da Geometria Descritiva por Gaspar Monge; 1775 - Inven¸c˜ao da Turbina d´´agua (Pierre Simon);
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Fatos marcantes da Ciˆencia e da Tecnologia 1789 - Lavoiser enuncia a Lei da Conserva¸c˜ao da Massa; 1790 - Lavoiser publica a t´abua dos 31 elementos qu´ımicos; 1800 - Alessandro Volta constr´ oi a primeira bateria de zinco e cobre; 1802 - Joseph Gay Lussac formula a lei da dilata¸c˜ao dos gases; 1805 - Joseph Fourier formula a teoria do desenvolvimento das fun¸c˜oes em s´eries trigonom´etricas; 1811 - Avogadro formula a hip´ otese sobre a composi¸c˜ao molecular dos gases; 1814 - George Stephenson constr´ oi a primeira locomotiva; 1819 - Hans Derstedt descobre o eletromagnetismo; 1824 - Sadi Carnot cria a Termodinˆamica;
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Fatos marcantes da Ciˆencia e da Tecnologia 1825 - Nielson constr´ oi o primeiro alto-forno; 1831 - Faraday descobre a indu¸c˜ao eletromagn´etica; 1834 - Charles Babbage inventa a m´aquina anal´ıtica; 1837 - inven¸c˜ao do tel´egrafo el´etrico por Samuel Morse; 1867 - Joseph Monier inventa o processo de constru¸c˜ao de concreto refor¸cado; 1878 - Tomas Edison inventa a lˆampada el´etrica; 1885 - Constru¸c˜ao do primeiro autom´ ovel por Gottlieb Daimler e Karlz Benz; 1891 - Constru´ıda a primeira linha de transmiss˜ao el´etrica em corrente alternada; 1892 - Rudolf Diesel inventa, patenteia e produz industrialmente o seu motor de combust˜ao interna. Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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As primeiras Escolas de Engenharia 1747 - criada na Fran¸ca a primeira escola de engenharia do mundo, ´ Ecole des Ponts et Chauss´ees; ´ 1774 - funda¸c˜ao da Ecole Polytechnique em Paris, que tinha como finalidade ensinar as aplica¸c˜ oes da matem´atica aos problemas da engenharia; ´ 1778 - implanta¸c˜ao da Ecole des Mines; 1794 - Conservatoire des Arts et M´etiers; ´ Estas escolas, exceto a Ecole Polytechnique, eram voltadas para o ensino pr´atico, estabelecendo assim uma divis˜ao na engenharia entre os engenheiros pr´aticos e os te´ oricos. O pr´oximo passo foi o desenvolvimento das escolas t´ecnicas superiores nos pa´ıses de l´ıngua alem˜a: 1806 - Praga; 1815 - Viena; 1825 - Karlsruhe. Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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As primeiras Escolas de Engenharia 1827 - Munique, e a escola que teve a maior importˆancia no aparecimento da engenharia moderna, a escola de Zurique em 1854. Nos Estados Unidos, a primeira escola foi a Academia Militar de West Point em 1794, incendiada dois anos depois e somente reabrindo em 1802; 1824 - Reasselaer Polytechnic Institute; 1865 - MIT - Massachusestts Institute os Technology; 1905 - Carnegie Institute of Technology; 1919 - California Institute of Technology.
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In´ıcio da Engenharia no Brasil In´ıcio com a constru¸c˜ao das primeiras casas dos colonizadores e em seguida as obras de defesa, como muros e fortes; Entre 1648-1650 foi contratado o holandˆes Miguel Timermans para ensinar sua arte e sua ciˆencia; 1810 - funda¸c˜ao da Academia Real Militar, primeira escola de engenharia do Brasil; 1823 - um decreto permite a matr´ıcula de alunos civis; 1874 - cria¸c˜ao da Escola Polit´ecnica do Rio de Janeiro; 1876 - cria¸c˜ao da Escola de Minas de Ouro Preto; 1893 - Polit´ecnica de S˜ao Paulo; 1896 - Polit´ecnica do Mackenzie College; 1896 - Escola de Engenharia do Recife; 1897 - Polit´ecnica da Bahia e a Escola de Engenharia de Porto Alegre; Prof. Rodrigo G. Cavalcante (IFBAHIA)
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