domingo, 25 de setembro de 2011

Carrinho de Bexiga - Relatório





1º) Introdução (descreva pelo menos quatro conceitos físicos existentes no carrinho):


1.) Primeira Lei de Newton: conhecida como princípio da inercia. A primeira Lei de Newton afirma que a força resultante (o vetor soma de todas as forças que agem em um objeto) é nula, logo a velocidade é constante.

  • Se o carrinho que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força resultante aja sobre ele
  • Se o carrinho estiver em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força resultante aja sobre ele.


2.) Segunda lei de Newton: A força resultante sobre um corpo é igual ao produto da massa do corpo pela sua aceleração. Isto explica que a força necessária para o carrinho se movimentar está proporcionalmente ligada a sua massa.


3.) Força de atrito: Levando como base a primeira lei de Newton que explica "se o carrinho estiver em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força aja sobre ele o fazendo parar". Uma das forças que tem que se levar em consideração a qualquer movimento é à força de atrito. No caso do carrinho, a atrito na roda tocando o chão, nas peças que compõe o carrinho e o atrito do carrinho com o ar. Essa força faz com que o carrinho de bexiga desacelere. Na prática se você empurrasse o carrinho em uma superfície plana e não existisse a força de atrito ele nunca iria parar. A mesmos que fosse aplicado outra força sobre ele em sentido oposto ao seu movimento.


4.) Massa: massa de um corpo é a característica que relaciona a força sobre o corpo com a aceleração resultante. Isto significa que se for aplica uma força igual em dois corpos de massa diferente o que tiver menor massa terá uma aceleração maior do que a aceleração do corpo com maior massa. "A razão entre as massas de dois corpos é igual ao inverso das razões entre as acelerações que eles adquirem quando submetidos à mesma força.


5.) Força elástica: A força elástica está na bexiga, que ao enchermos ela de ar ela se expande, a elasticidade da bexiga faz com que ela queira retornar ao seu volume inicial, repelindo o ar que está dentro da mesma. Se a bexiga for de um material de má qualidade, a deformação que ela sofrerá, irá virar deformação plástica.



2º) Procedimento de Construção (projeto e desenho do carrinho)


Em nosso primeiro protótipo adotamos a ideia de uma base de aço carbono com massa de 123 gramas e dimensões de 200 x 120 x 2.5mm, composto por dois eixos metálicos, e uma unidade de direcionamento de ar feita construída a partir de um tubo de alumínio, após a construção do carrinho podemos verificar em testes realizados que o carrinho não percorria nem 1 metro, que é um terço do trajeto estabelecido para o desenvolvimento desde trabalho.

                                    (base do primeiro protótipo, 123 gramas)


No segundo protótipo usamos outra base metálica de 85 gramas e com dimensões de 180 x 100 x 2.5mm, adotamos uma redução dos comprimentos dos eixos, para tentarmos reduzir a massa do protótipo (que nos testes realizados com no primeiro protótipo demonstrou que a massa estaria muito elevada), enquanto os demais itens se mantiveram os mesmo. Realizando os testes nesse segundo protótipo concluímos que a bexiga não gerava uma força suficiente para que o carrinho percorresse o percurso de 3 metros, sendo que o protótipo percorria uma distancia de apenas 1,5 metros. Em relação ao primeiro protótipo já havia constatado uma grande melhoria.



                                   (base do segundo protótipo 85 gramas)


Realizando o comparativo entre os testes, decidimos continuar nesta mesma linha de raciocínio, diminuindo a massa do protótipo. No terceiro e ultimo protótipo, adotamos uma base plástica bem mais leve que a metálica, aproximadamente 25 gramas, o eixo traseiro que era de metal, trocamos por um de madeira. E no eixo dianteiro fizemos duas modificações, a primeira foi de trocar o material, passando a ser de latão, e a segunda foi a diminuição do comprimento do mesmo. “As rodas traseiras são compostas por extremidades de rolo de pintura, e a dianteira é feita de disco de lixadeira de 4,5” sendo ambos compostos plásticos. A unidade de direcionamento de ar é feita de tubo plástico de conexões elétricas (conduites).




 
3º) Resultados obtidos (Tempo, Distância e velocidade média).


















  4º) Descrição dos problemas no Carrinho
  • Massa: o primeiro problema encontrado foi em relação à massa do carrinho, nos dois primeiros protótipos a massa estava bastante elevada, verificou-se na realização dos testes que quanto menor a massa, mais aceleração teria o carrinho. Decidimos reduzir o máximo a massa do carrinho.

  • Seleção do diâmetro da unidade de direcionamento de ar: durante a realização dos testes verificamos que quanto maior a saída de ar.

·         Atrito entre os eixos e a base do carrinho: no terceiro protótipo inicialmente tivemos a ideia de colocar como mancais buchas, estas apresentaram um atrito excessivo devido à área de contato mancal X eixo, para reduzir esse atrito excessivo reduzimos o comprimento do mancal assim conseguimos ganhar mais velocidade e mais distancia percorrida.
·         Direção da unidade de direcionamento: realizamos alguns testes para saber em qual direção estaria mais bem voltada a unidade de direcionamento de ar.  A primeira ideia foi plana em relação ao solo. Tivemos um resultado razoável, mas não foi satisfatório, pois estávamos perdendo um pouco da propulsão. Em segundo momento colocamos a unidade voltada para cima, nessas condições houve uma perda de estabilidade da dianteira do carrinho, pois a propulsão fazia com que a frente do carrinho perdesse um pouco do atrito entre a roda e o solo. Na terceira situação colocamos a unidade voltada para baixo, para tentar descobrir se o ar voltado ao solo impulsionaria ainda mais o carrinho, dessa maneira o carrinho apresentou pouco instável e descartamos esta maneira, desta maneira adotamos a ideia de paralelo ao solo.



 

5º) Conclusão Final (Objetivos conquistados)


Concluímos que o fator mais importante foi a escolha da base plástica gerando pouca massa e o tipo de material escolhido da unidade de direcionamento de ar, pode-se verificar que o diâmetro maior gera mais impulso quanto comparado com um diâmetro menor.
Na data da competição observando os carros de outros competidores verificamos que nosso projeto poderia ser mais ousado, a base principalmente em relação aos outros a nossa estava com massa muito elevada. A unidade de direcionamento de ar também poderia ter sido modificada, para melhor impulsão, e a roda dianteira poderia ter sido feita de um material mais leve. Talvez se nos tivéssemos realizados mais alguns testes mais ousados poderíamos chegar a resultados melhores. Mas pelo pouco que realizamos pudemos aprender muito.


6º) Referência


Networking entre os alunos regulares do curso de Engenharia

PLT de Física

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