terça-feira, 27 de março de 2012

Ponte de Macarrão




Objetivo do trabalho: Realizar a construção e de uma "ponte de macarrão" a partir de espaguete e cola de acordo com um conjunto de regras, e medidas pré-estabelecidas pelo órgão julgador da disciplina. A ponte passará por um ensaio destrutivo, e esse ensaio determinará a ponte mais resistente e vencedora. Esse trabalho tem como finalidade relacionar a Ciência e a tecnologia com o cotidiano dos alunos.

Funcionamento: a ponte será colocada entre dois apoios, superando um vão livre de 50 cm. Uma barra atravessará a ponte no seu ponto médio e sustentará o dispositivo em que serão colocados os pesos.

Regras: a ponte deverá ser entregue e construída e o tipo de estrutura ficará ao critério dos construtores da ponte. A carga será aplicada no centro da ponte e será fixada por uma barraque atravessará a ponte transversalmente.
O fator de desempenho, f, de cada ponte será determinado pelo quociente entre máxima massa suportada pela ponte antes de sua ruptura. O participante cuja ponte atingir o maior fator de desempenho será declarado vencedor. Os únicos materiais permitidos para construção da ponte de macarrão serão macarrão espaguete nº08 e cola, e não poderá sofrer nenhum tipo de revestimento ou pintura.
A cola poderá ser qualquer, contanto que seja transparente. A função da cola será apenas a de unir os fios de macarrão e não estrutural, portanto não serão aceitas colas tipo “durepox”.
A ponte deverá ter como massa total no máximo 250g. A ponte deverá cobrir um vão livre de 50 cm entre as superfícies de apoio e deverá também ter uma largura entre um valor mínimo 5 cm e máximo de 12 cm. A altura máxima da ponte, medida verticalmente desde seu ponto mais baixo até o seu ponto mais alto, não deverá passar 50 cm. Serão os próprios competidores que colocarão os pesos que serão pendurados nas pontes. Os participantes acatam totalmente todas as regras contidas no presente regulamento.

                                                                                                                           

Ponte





Ponte é uma construção que permite interligar ao mesmo nível pontos não acessíveis separados por riosvales, ou outros obstáculos naturais ou artificiais. As pontes são construídas para permitirem a passagem sobre o obstáculo a transpor, de pessoasautomóveiscomboioscanalizações ou condutas de água (aquedutos). Quando é construída sobre um curso de água, o seu tabuleiro é frequentemente situado a altura calculada de forma a possibilitar a passagem de embarcações com segurança sob a sua estrutura. Quando construída sobre um meio seco costuma-se apelidar de viaduto. Abaixo alguns tipos de pontes movéis:
  




O projeto


Com finalidade de obter maiores resistencias serão evitadas geometrias cuja resistencia é minima (figura 1), e utilizadas geometrias de maior resistência (figura 2). Pode-se observar que a figura 2, tem mais apoios, isto faz com que a ponte distribua de forma mais uniforme as forças atuantes.

(fig 1)



(fig 2)




Na realização do nosso projeto, atraves de pesquisas realizadas, observamos que as pontes treliçadas serviriam mais para o nosso proposito, pois elas se encaixam melhor no perfil da ponte construida.  As treliças são compostas de várias pequenas vigas que juntas podem suportar uma grande quantidade de peso e vencer grandes distâncias. Quanto maior o numero de treliças maior a distribuição do peso e consequentemente maior será a capacidade da ponte.  Na maioria dos casos, o projeto, construção e erguimento de uma ponte treliçada é relativamente simples. Contudo, uma vez instaladas, as treliças ocupam uma grande quantidade de espaço em relação ás pontes de vigas.

(exemplo de ponte com treliças)




Principais forças


(os pontos A, E são os pontos de apoio da ponto, enquanto os pontos B, C, e D, são os pontos onde terão a maior concentração de força)




Devido às hipóteses simplificadoras, os elementos de uma treliça, atuam como barras de duas forças. Se uma força tende a alongar o elemento, é chamada de força de tração. Se uma força tende a encurtar o elemento, é chamada de força de compressão.






Tração (fig a)
Os cabos de sustentação, indo de um ancoradouro ao outro, são os sortudos que têm de aguentar as forças de tração. Os cabos são literalmente esticados para suportar o peso da ponte e de seu tráfego. Os ancoradouros também estão sob tração, mas já que eles, assim como as torres, estão presos com firmeza no solo, a tração que eles sentem acaba sendo dissipada.

Compressão (fig b)
A força de compressão é exercida para baixo sobre a plataforma da ponte suspensa, mas como é uma plataforma suspensa, os cabos transferem a compressão para as torres, que dissipam essa força diretamente sobre o solo em que estão fixadas.



A construção











Conceitos físicos utilizados no projeto

   1º Equilíbrio estático de um ponto material
2º- Momento de uma força
3º Equilíbrio do corpo extenso
4º Primeira lei de Newton 

Materiais utilizados: Macarrão tipo espaguete nº 8, cola tenaz, cola de cura rápida, lixa (para moldar as pontas das barras de macarrão), plástico para forrar o local de trabalho.

1º passo: realização de pesquisas e estudos para definir o formato, o design, e o modo de entrelaçamento das estruturas.

2º passo: realização de cálculos achando o centro gravitacional, e as forças que seriam exercidas em cada parte da ponte. Foi constatado com esses cálculos que a região de maior estresse e de provável rompimento da ponte ser no centro da mesma, com essa informação foi realizado o desenho da ponte no software Auto CAD, para dimensionamento da ponte e de suas estruturas, evitando que o ponto central (ponto critico) da ponte fosse reforçado.  Lembrando que algumas medidas são pré-estabelecidas.

3º passo: seleção do material utilizado: algumas marcas de macarrão apresentavam ressecamento, foi escolhida a marca que menor apresentava sintomas de ressecamento.

4º passo: foi colocado um plástico na mesa para que no momento da cura em que os filetes do macarrão grudassem entre si, e não na superfície de apoio.

5º passo: realizado a pesagem do macarrão menor que o limite máximo da competição que é 250 gramas. Foi diluído agua em cola tenaz para pudéssemos hidratar o macarrão pela cola e pela agua, permitindo a penetração do solvente da cola na estrutura do macarrão, tornando-o um material menos quebradiço e mais resistente à tensão. Essa mesma solução de agua + cola tenaz, foi utilizada para unir os macarrões entre si. Foram feitas barras de 9 filetes de macarrão, sendo que foram coladas de 3 em 3 filetes.

6º passo: foram cortadas as barras nas dimensões de acordo com o desenho, e lixadas as pontas, fazendo com que o encaixe fosse o melhor possível.

7º passo: foram unidas e coladas as barras para a formação da ponte. Após a cura da cola, em seu nós, foram colocado cola de cura rápida para maior resistência da ponte.

8º passo: teste não destrutivo da ponte, na realização desse teste foi colocada uma massa de 4.000 gramas na parte superior da ponte. Enfim a ponte estava pronta para competição.


A competição

A competição foi realizada no dia 23/03/2012 e teve como vencedor o grupo 12, que continha a ponte de massa = 154,71 grama e suportou a massa de 3325,57 gramas, isto equivale a 212,42 vezes a massa da ponte.
O nosso grupo teve um resultado abaixo desse sendo a massa da ponte de 232,15 gramas e a massa suportada de 5001,59 gramas, sendo que a ponte aguentou 21,54 vezes o valor da sua própria massa. Veja o resultado final abaixo:



Resultado


Fotos da competição















Conclusão

Concluímos que esse projeto tem importância significativa no aprendizado de física, pois através dele colocamos em prática aquilo que aprendemos em sala de aula. Nesse projeto é aplicado diretamente as leis de física e podemos ver que as vezes materiais de pequena capacidade física podem se agrupados de forma adequada aguentar várias vezes a sua própria massa. Podemos concluir também que as ponte de forma de arco possuíram maior poder de carga, sendo que estas possuem menas concentração de tensão, pois o próprio arco da ponte dissipa a tensão,em relação as pontes retangulares. Podemos observar também que o início da ruptura da ponte, quase sempre foi no seu ponto médio, isto demonstra que as principais atuam nesse ponto. Esse projeto é muito importante para o nosso desenvolvimento.



webgrafia




5 comentários:

  1. Olá, gostaria de agradecer pela postagem, pois com a conclusão que você fez sobre as pontes que utilizam arcos, vai me ajudar muito num trabalho que venho realizando.

    Abraços
    Aldo Werle
    www.aldowerle.blogspot.com.br

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  2. Olá, parabéns pelo post, gostaria de saber quais são as pontes dos grupos 3 e 12 que conseguiram grande fator de resistência . Meu email é ian.ricardoss@gmail.com. Desde já obrigado.

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  3. Boa tarde! Parabéns pela postagem, irá me orientar bastante na execução do meu trabalho, que tambem é a contruição de uma ponte. Entao gostaria de saber quais foram as pontes mais resistentes.
    Desde já agradeço.
    bruna_moura96@yahoo.com.br

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  4. oi queria saber de 2 coisas 1 q tipo e marca de macarrão foram usados , 2 qual as pontes mais resistentes. pfv respondam pra mim aqui agradeço

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  5. OLÁ, ACHEI MUITO INTERESSANTE.
    TO COM DUVIDA EM RELAÇÃO A UMA TRELIÇA DE 964CM QE SUPORTARÁ 2 TODS MEDINDO CADA 467CM CADA EM ALUMINIO E FORRO POLICARBONATO. GOSTARIA DE SABER QUAL PERFIL USO PARA NÃO HAVER SELAGEM? GRATO

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