O que é excitação de base?
Passo 1
A questão pertence ao conteúdo de vibrações mecânicas forçadas, em particular ao caso de excitação de base. Precisamos entender o que significa aplicar um movimento ao suporte (base) de um sistema vibratório e como isso difere de uma força externa atuando diretamente no corpo.
Passo 2
Em vibrações mecânicas, chamamos de “excitação” qualquer entrada que faça o sistema oscilar. Na excitação de base, ao invés de aplicar uma força
diretamente ao corpo de massa
, faz-se o suporte (base) do sistema mover-se segundo uma lei de movimento
. Assim, a massa “vê” a base se deslocar sob os elementos de mola e amortecedor.
Passo 3
Para visualizar, considere o sistema massa-mola-amortecedor com massa
, rigidez
e amortecimento
. Chamando
o deslocamento absoluto da massa e
o deslocamento imposto à base, definimos a coordenada relativa
Aplicando as Leis de Newton ao corpo e projetando na direção do movimento, obtém-se a equação de movimento
Reescrevendo em termos de
:
Ou seja, o efeito da base em movimento aparece como uma força equivalente
atuando no sistema.
Passo 4
Na prática, excitação de base modela situações como:
- Sismos e vibrações do solo em edificações e pontes;
- Testes em mesas-vibratórias (shakers) que impõem deslocamentos controlados;
- Isoladores de vibração, onde o projeto visa minimizar a resposta
para um dado .
Resposta
Excitação de base é a forma de forçar um sistema vibratório impondo um deslocamento
no suporte, em vez de aplicar diretamente uma força externa, levando à equação
onde
é o deslocamento relativo da massa em relação à base.