Análise dinâmica de oscilações mecânicas via sistema de aquisição de baixo custo com ESP32 e acelerômetro MPU-6050

Abstract

Este trabalho investiga a análise dinâmica experimental de oscilações mecânicas em estruturas flexíveis por meio da integração de conceitos da mecânica clássica à instrumentação eletrônica de baixo custo. O objetivo consistiu no desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados baseado no microcontrolador ESP32 e no acelerômetro MEMS MPU-6050 para a extração de parâmetros modais e da rigidez equivalente de um modelo experimental. O estudo prático desse comportamento justifica-se pela necessidade de viabilizar a experimentação estrutural e o ensino prático nos laboratórios, oferecendo uma alternativa técnica e financeiramente acessível aos equipamentos industriais convencionais. Metodologicamente, o trabalho foi realizado por meio da coleta do perfil de aceleração de um protótipo do tipo torre em vibração livre e, através do ajuste das curvas de aceleração de um dos eixos, foram obtidos a frequência natural amortecida e a constante de decaimento estrutural. Com essas duas grandezas, obtém-se a frequência natural da torre e, consequentemente, a rigidez da estrutura. As grandezas obtidas foram submetidas a uma validação cruzada: uma análise estatística dos dados de deslocamento da estrutura, obtidos com a técnica da videoanálise via software Tracker. Os resultados revelam a viabilidade da instrumentação desenvolvida, sendo capaz de detectar variações não previstas no modelo analítico, como pequenas folgas e acomodações na base de fixação. Assim, o projeto demonstra sua aplicabilidade no ambiente prático de laboratório.