Raciocinando Dinâmica de Rotação: Bases para o Entendimento do Movimento de Rotação - Dinâmica da Rotação de Corpo Rígido - Cinemática Tridimensional

PAPO INTRODUTÓRIO - Com a existência de vasta literatura para o ensino da Dinâmica voltado a um engenheiro, vem logo a pergunta do por que mais um texto. Imagino que cada autor, pela sua experiência com o assunto e as dificuldades que teve no uso da literatura, acabe desenvolvendo uma abordagem pessoal que planifica as habituais dificuldades. Assim os enfoques são variados e cada qual tem seu mérito. O texto que segue vem da minha própria dificuldade em aceitar saltos e simplificações, cujas justificativas nem sempre são capazes de dissipar dúvidas, propondo ao invés um encaminhamento de um raciocínio lógico para facilitar a abordagem de problemas complexos. Grande parte da literatura utilizada nos cursos de graduação, com base na sistemática americana de aprendizado mecanizando a solução de uma grande quantidade de exercícios, na realidade não estimula o entendimento fenomenológico de um problema. Mesmo porque, o tempo é curto e o livro grosso, mas tudo vai bem enquanto a rotação é plana. Afinal, para um corpo, duas equações escalares de translação e outra de rotação permitem uma análise simples, até geométrica, às vezes. A dificuldade que aparece com esse aprendizado é que o movimento no espaço não é uma generalização do movimento no plano. A abordagem é outra.A literatura clássica está plena de desenvolvimentos profundamente analíticos incluindo algumas tentativas de visualizar o que se passa com um corpo ao se movimentar no espaço. Mas o uso das novas ferramentas numéricas e de visualização deveria resultar em uma mudança grande na forma de apresentar e ensinar o movimento de um sistema. Este autor, isto é, eu leciono Dinâmica de Sistemas Mecânicos há mais de 40 anos sendo o presente texto resultado de uma atualização constante de manuscritos elaborados a partir de meados dos anos 90 do século passado. Como sua redação começou para dar suporte a disciplinas de pós-graduação ele teve um formato; quando passei a ministrá-la na graduação resolvi simplificar a abordagem no espaço o que fez surgir o capítulo 3 (Um atalho nos caminhos da cinemática de rotação) para ensinar a ferramenta principal usada nos movimentos 3D. Mesmo assim, partes dos capítulos que seguem são adequadas para discussões em aulas de graduação visto que abordam assuntos compatíveis ao ensino básico como a definição de velocidade angular (Cap.6), das especifidades das velocidades e acelerações entre dois pontos de um corpo e do eixo de rotação (Cap.7), da matriz de inércia (Cap.8), etc.