O que é vibração aleatória?
Vibração aleatória é qualquer vibração que não segue um padrão. Está presente até certo ponto em uma ampla variedade de sistemas mecânicos e elétricos. Embora a vibração aleatória não possa ser prevista exatamente, as estatísticas podem gerar informações úteis para ambientes de vibração. Carros na estrada e lançamento de foguetes são duas situações que podem enfrentar intensa vibração aleatória. Os engenheiros usam dados estatísticos para simular essa vibração em laboratório.
Certas probabilidades de comportamento aleatório de vibração podem ser previstas. Por exemplo, se um carro na estrada vibra aleatoriamente na direção vertical, suas posições futuras acima do solo não podem ser conhecidas exatamente. A probabilidade de o carro estar acima de uma certa altura, no entanto, pode ser prevista. Isso é possível porque o comportamento aleatório segue uma distribuição normal ou "curva de sino". O comportamento de um sistema desse tipo pode ser analisado com as ferramentas de estatística.
A análise estatística pode fornecer informações como o valor médio de muitas medições. No exemplo do carro, a altura média do chão pode ser algo como 30,5 cm. Em uma amostra suficientemente grande de medições, as estatísticas também podem fornecer desvios padrão. Um desvio padrão é a distância do valor médio que contém 68,2% de todos os pontos de dados. Para o teste de vibração do carro, 68,2% das medições de altura podem estar a 2,54 cm da altura média.
Quando o desvio padrão dos dados de teste foi calculado, os engenheiros podem usá-lo para projetar produtos. As condições de vibração aleatória em muitas rodovias diferentes são semelhantes, portanto os dados estatísticos são razoavelmente confiáveis. Os engenheiros usam esses dados para replicar as condições de vibração em um laboratório, onde é mais fácil executar testes em diferentes designs de produtos.
Outra situação que experimenta vibração aleatória é o lançamento de um foguete. As cargas úteis de foguetes sentem um pico inicial de vibração quando o motor se inflama. Alguns segundos depois, as vibrações são principalmente da queima do motor. Depois que o foguete ultrapassa a velocidade do som, a vibração ocorre principalmente por ondas de choque e efeitos aerodinâmicos no veículo. Mais tarde, algumas vibrações podem resultar de propulsores menores que corrigem a orientação do foguete.
Como no carro, os foguetes e suas cargas úteis devem ser projetados para sobreviver a vibrações aleatórias. Os engenheiros precisam conhecer os dados estatísticos da vibração para que possam reproduzir essas condições em laboratório. Seria impraticável lançar um foguete de teste toda vez que um novo projeto de carga útil precisasse ser testado. Em vez disso, os engenheiros colocam sensores nos foguetes lançados e depois usam esses dados mais tarde.