UNIP Universidade Paulista. Engenharia Ciclo Básico. Orientações. Atividades Práticas Supervisionadas. 1 º /2 º Semestres 2018/2

UNIP – Universidade Paulista

Engenharia Ciclo Básico

Orientações

“Atividades Práticas

Supervisionadas”

1

º

/2

º

Semestres

APS – 1º/2º SEMESTRES – ENGENHARIA CICLO BÁSICO “CONSTRUÇÃO DE UM CANHÃO DE MOLA”

1 – Objetivo

Consiste em projetar e construir um canhão de mola que seja capaz de lançar uma esfera de vidro (bola de gude). No dia da apresentação serão realizados três lançamentos distintos, cada um projeção deverá utilizar uma inclinação (ângulos) distinta das anteriores, este será considerado como sucesso, se o projétil atingir o alvo, que estará distante da base do canhão em 5 metros e o diâmetro do alvo será de 65 centimetros.

2 - FORMAÇÃO DE GRUPOS

Os grupos deverão ser formados por no máximo 10 (dez) alunos. Um integrante (líder) de cada grupo ficará responsável pela formação do grupo no site e postagem do trabalho.

3- Base teórica

3.1 Lançamento de projéteis (lançamento oblíquo)

O lançamento de projéteis é estudado no ramo da física chamado mecânica. Este tipo de estudo ou situação é muito usual em técnicas de guerra, em técnicas de lançamento de cargas por aviões (exemplo: missões humanitárias que desejam entregar mantimentos).

Neste tipo de movimento, admitimos que o objeto pode ser considerado como uma partícula pois suas dimensões são muito menores do que as distâncias percorridas.

Através dos conceitos cinemáticos do movimento, entendemos que a partícula que se move em lançamento oblíquo descreve dois movimentos indepedentes. Um vertical, no qual está sujeita a aceleração da gravidade e outro horizontal

no qual a aceleração é nula, ou seja a velocidade é constante. A figura 1, mostra a composição vetorial da velocidade inicial V0.

Figura 1 – Composição vetorial da velocidade inicial V0

0

V i

ˆ

V j

ˆ

V





As componentes V0x e V0y podem ser calculadas se conhecermos o ângulo (ϴ) de inclinação entre V0 e o semi-eixo X positivo:

0x 0

V = V .cos θ

V = V .sen θ

Durante o movimento bidimensional, o vetor posição e a velocidade de lançamento do projétil mudam continuamente, mas o vetor aceleração é constante e sempre dirigido verticalmente para baixo. O projétil não possui aceleração horizontal.

Figura 2 – Trajetória do projétil da origem uma distância R. 3.2 - Movimento horizontal

Como não existe aceleração na direção horizontal, a componente horizontal Vx da velocidade de um projétil permanece inalterada e igual ao seu valor inicial V0x durante toda a trajetória. Ou seja, o movimento em x é uniforme (MU). Em qualquer instante t, o deslocamento horizontal do projétil em relação à posição inicial, Sx – S0x, é dado por:

x 0x 0x

S



S



V .t

x 0x 0

S = S + V cos θ.t

3.3 - Movimento vertical

O movimento vertical é um movimento uniformemente variado (MUV). A partícula descreve uma situação de queda livre. O mais importante é que a aceleração atuante é a da gravidade que é constante (aproximadamente 9,81m/s2). Utilizando as equações da cinemática aplicadas ao MUV, substituindo a aceleração (a) pela aceleração da gravidade (g), temos a equação da posição em y em função do tempo:

2 y oy oy

1

S

S

V .t

g.t

2







1

S

S

(V .sen θ).t

g.t

2







Na equação da velocidade em função do tempo, temos:

y 0y y 0

V

V

g.t

V

V .sen θ

g.t









Aplicando a equação auxiliar do MUV conhecida como equação de Torricelli, temos: 2 2 y 0y y 2 2 y 0 y

V = V - 2g.ΔS

V = (V .sen θ) - 2g.ΔS

Notar o sinal negativo na aceleração da gravidade, devido à orientação que aponta para baixo.

3.4 – Equação da trajetória

A trajetória de deslocamento da partícula pode ser determinar pela dedução das equações da cinemática, em que fica determinada por:

2 x y 0 x 2 0 0

g.S

S = (tanθ ).S

-2(V .cosθ )

Por dedução nas equações da cinemática, podemos determinar que a distância de alcance (R) é dada pela equação a seguir:

2 0 0

V

R =

.sen 2θ

g

4 - Sugestões para a construção do protótipo

O canhão poderá ser construído de forma bem simples, sobre uma base de madeira. O tubo do canhão pode ser construído com tubo de PVC e deverá contar com dispositivo que permita a mudança de ângulo do mesmo. Para aumentar ou diminuir a compressão da mola que lançará a esfera, podem ser feitos furos transversais (quantos forem necessários) de forma que nestes será colocado um prego que manterá a compressão da mola. O lançamento da esfera se dará pela simples retirada do prego que libera a energia potencial elástica armazenada na mola. A figura 3 mostra um esquema geral da montagem do canhão.

5 - NORMAS DE CONSTRUÇÃO

Na construção do canhão de mola deverão ser considerados os seguintes itens:

- Inclinação máxima: 45°

- Comprimento máximo do tubo de alojamento do projetil: 0,30 m - Altura máxima da base de sustentação do tubo de projetil: 0,30 m - Base em formato de quadrilátero ou circular

- Estrutura (material de livre escolha), não serão aceitos materiais pré-fabricados ou partes de brinquedos.

6- CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO

A nota atribuída ao projeto do canhão de mola será baseada nos parâmetros apresentados na tabela 1 a seguir:

Tabela 1 – Valores gerais para acumulação de pontos da avaliação Parâmetro Pontuação (pt)

Parte escrita Até 5,0

Estética Até 1,0

Norma de construção 1,0

Primeiro disparo (acerto no alvo) 1,0

Segundo disparo 1,0

Terceiro disparo 1,0

Observações

1ª Não serão permitidos o uso de kits de montar pré-fabricados na construção do protótipo;

ATENÇÃO: caso o protótipo não atenda as normas de construção será

atribuído zero em todos os critérios de avaliação.

Durante a apresentação, os professores avaliadores escolherão integrantes do grupo para serem avaliados oralmente sobre a elaboração e construção do projeto.

7 – APRESENTAÇÃO

A apresentação do trabalho será feita por, no mínimo, 5 integrantes do grupo, nas dependências da UNIP, na data estabelecida, de acordo com escala de apresentação a ser publicada no site da engenharia pela coordenação.

8 – Trabalho escrito

a) Capa contendo os nomes, RA e turma dos integrantes;

b) Introdução, objetivos e metodologia acadêmica: mínimo de 1 página e máximo de 2.

c) Revisão Bibliográfica.

Ao realizar as pesquisas bibliográficas para elaborar a revisão bibliográfica sobre o tema o grupo poderá utilizar apenas artigos científicos, dissertações de mestrado, teses de doutorado e livros relativos ao tema. Observação: não serão aceitas referências fora dos padrões citados anteriormente. O grupo deverá utilizar como referência ao menos dois livros! Este trecho do trabalho deverá contar com no mínimo de 2 páginas e máximo de 4.

d) Desenvolvimento do projeto: Nessa etapa deverá ser escrito de forma clara os passos da montagem do projeto com fotos das etapas de construção. Este trecho do trabalho deverá contar com no mínimo de 2 páginas e máximo de 6 páginas. Observação: Não serão considerados os espaços destinados para fotos.

e) Resultados (formulação dos cálculos utilizados na confecção do protótipo), fotos do dia da apresentação, narrativa sobre o teste.

f) Conclusão: mínimo de 1 página e máximo de 2.

g) Ao elaborar a conclusão o grupo deverá comparar os resultados obtidos no dia da apresentação com os cálculos propostos no projeto. Casos sejam dispares, o grupo deverá realizar o diagnóstico deste.

h) Bibliografia. i) Anexos:

i. Desenho do canhão de mola, Desenhos dos componentes em três vistas;

ii. Cronograma de elaboração do projeto;

iii. Planilha contendo todos os materiais utilizados e os custos do projeto; iv. Termo de compromisso sobre o plágio.

IMPORTANTE: Cópias totais ou parciais de conteúdos da internet ou de livros,

9 – POSTAGEM DO TRABALHO

O trabalho escrito deverá ser postado no site:

http://trabalhosacademicos.unip.br/entrega (a data limite será publicada no

site da engenharia pela coordenação).

10 - SEGURANÇA

Todos os alunos envolvidos na construção dos carros deverão utilizar os equipamentos de segurança necessários.

BIBLIOGRAFIA

- Tipler, Paul. Física - Volume 1, 6ª Ed. (LTC, Rio de Janeiro, 2009).

- Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentos de Física 1 - Mecânica, 8ª Ed. (LTC, Rio de Janeiro, 2009).

- Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W.; Freedman, Roger A.; Young, Hugh D. Física I - Mecânica, 12ª Ed. (Pearson Addison-Wesley, São Paulo, 2008). - Nussenzveig, Hersh M. Curso de Física Básica 1 - Mecânica 4ª Ed. (Edgard Blücher, São Paulo, 2002).

Roteiro de correção da parte teórica da APS

Itens a ser avaliados

klist

Intervalo de pontuação

Pontuação atribuída

Título (reflete o conteúdo)?

 As palavras são apropriadas? 0 – 0,5

Introdução

 Informa claramente sobre o problema a ser investigado e desenvolvido;

 Apresenta a justificativa do projeto.

0 – 1,0 Objetivos:

 Os objetivos propostos estão claramente explicitados?

 Estão enunciados de forma observável e mensurável?

 Coerência entre objetivo (s) e o conteúdo do trabalho.

0 – 1,0 Fundamentação teórica:

 Apresenta embasamento teórico;

 Possui raciocínio lógico-científico;

 O trabalho possui uma sequência e organização;

 Ocorre a apresentação e discussão de resultados;

 O tema foi abordado com a profundidade adequada.

 Apresentação dos cálculos de dimensionamento do protótipo?

0 – 1,0

0 – 1,0 Material e Métodos:

 Os procedimentos utilizados estão claramente descritos?

 O capítulo de Material e Métodos descreve com riqueza de detalhes que permitam que o protótipo possa ser reproduzido?

0 – 1,0 Conclusão 0 – 1,0 Cronograma de atividades 0 – 0,25 Planilha orçamentária 0 – 0,25 Desenho Técnico Desenho do conjunto 0 – 1,0 Desenhos dos componentes em três vistas

Normas ABNT

Uso da Norma 14274 – para a capa

0 – 0,50 Uso da Norma 15287 – para a página de rosto

Uso da Norma 6023 – para referências bibliográficas Uso da Norma 10520 – para as citações

Formataçã o

Foi utilizada fonte 12 em todo o trabalho?

0 – 0,75 O espaçamento entrelinhas está 1,5? Alinhamento justificado?

As margens estão corretas com 3cm Redação

Adequação de linguagem (culta; formal; impessoal)

0 – 0,75 Ausência de erros ortográficos e de concordância?

Ausência de erros de digitação?

ATENÇÃO

Ocorrendo o plágio será atribuída somente a

nota obtida na parte prática da APS!

Peso do trabalho escrito Total x 0,5

Nota prática