Engenharia Ambiental
Relatório do Laboratório de
Física 2 - Engenhocas
Braço e Garra
Hidráulicos
Gregory Tonin Santos RA: 132270277 Francielly Cristine Saula RA: 132270846 João Pedro M. Scudeller RA: 132270315
1. Objetivos
Estudo sobre a lei de Pascal aplicado a um projeto baseado neste conhecimento teórico: braço hidráulico.
2. Introdução
Blaise Pascal foi um filósofo, matemático e físico francês que viveu durante o século XVII. Viveu brevemente, porém sua curta vida foi de extrema importância para a física e matemática, esclarecendo algumas coisas como: o princípio barométrico, a prensa hidráulica, uma apresentação tabular conveniente para os coeficientes binomiais (triângulo de Pascal) e a transmissibilidades das pressões. O princípio utilizado nos freios, braços e elevadores hidráulicos foi descoberto por Pascal; conhecido, então, como Princípio de Pascal. [1] Seu enunciado afirma que:
“Um acréscimo de pressão exercido num ponto de um líquido ideal em equilíbrio é transmitido igualitariamente por todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém”. [2]
Este principio também pode ser descrito pela equação 1: ΔP1=ΔP2 (1)
Como a pressão pode ser descrita pela razão da força sobre a área, temos a equação 2.
F1/A1 = F2/A2 (2)
Assim, para determinarmos a relação das forças basta isola-las, a partir da equação 2 e ficando com a equação 3.
F1 = F2 . (A1/A2) (3)
A equação 3 demonstra que no caso das áreas serem iguais as forças serão iguais. E estão diretamente relacionadas com o tamanho de suas áreas.
Utilizando como base o braço hidráulico temos que no uso de um líquido incompressível, se há o deslocamento de um volume do fluido na primeira seringa, na segunda seringa será o mesmo. Podendo ser escrito pela equação 4.
V = A1 . d1 = A2 . d2 (4)
Podendo também ser escrito como na equação 5. d1 = d2 . (A2/A1) (5)
Podemos escrever o trabalho na seringa 1 segundo a equação 6. W = F1 . d1 (6)
Substituindo F1 e d1 pela as equações 3 e 5, obtemos a equação 7:
W = (F2 . (A1/A2)) . (d2 . (A2/A1)) = F2 . d2 (7)
Sendo assim mostra que o trabalho realizado pela seringa 1 é igual ao realizado pela seringa 2. Podendo ser representada pela equação 8.
F1 . d1 = F2 . d2 (8)
Peguemos como exemplo um elevador hidráulico. Este é um dispositivo que possui dois vasos comunicantes, com dois êmbolos de diferentes áreas. Uma força F1 é aplicada no êmbolo de área A1, consideremos a força F1 e a área A1 relativamente pequenas. Como a força é aplicada a uma área, a variação de pressão é transmitida por todo o fluído. Tendo uma área A2 maior que a A1 e a mesma pressão, então a força F2 será também maior que a F1 aplicada
[3].
Dessa forma, puderam-se criar mecanismos capazes de levantar grandes pesos realizando pequenas forças.
3. Materiais e Métodos 3.1. Materiais
- Duas dobradiças: A= (5,00±0,01) cm e B= (1,50±0,01) cm (conforme figura 1).
Figura 1: Dobradiça
Figura 2: Triângulos formados.
- Vinte abraçadeiras plásticas
- 6 kits soro. L=(1,00±0,01)cm (conforme figura 3).
Figura 3: Kit soro
- 12 seringas de 20 ml (conforme figura 4).
Figura 4: Seringa
- 4 parafusos cabeça chata phillips
- 8 parafusos cabeça chata redonda com fenda simples - 2 elásticos
- 1 madeira: Comprimento=(150,00±0,01)cm e largura=(1,00±0,01) cm (conforme figura 5).
Figura 5: Madeira para construção da garra
- 4 taxas
- 3 madeiras: A=(30,00±0,01)cm e B=(4,50±0,01)cm e C=(2,00±0,01)cm (conforme figura 6).
Figura 6: Madeira utilizada para construção do "corpo" do braço hidráulico
- 2 madeiras: A=(10,00±0,01)cm e B=(4,50±0,01)cm e C=(2,00±0,01)cm (conforme figura 7).
Figura 7: Madeira (uma para suporte e outra para construção dos triângulos)
- 1 madeira: A=(30,00±0,01)cm e B=(2,00±0,01)cm (conforme figura 8).
Figura 8: Madeira para suporte
- 1 Fita isolante
Figura 9: Braço de suporte em forma de L - 1 Cola de madeira - 1 fita dupla-face - 1 Serra - 1 Lixa de madeira - 1 Martelo - 1 Furadeira
- 2 Borrachas de lápis ( utilizadas na ponta de lápis) (conforme figura 10).
Figura 10: Borracha utilizada para ser colocada na ponta da garra
3.2. Métodos
Primeiramente foi construída a garra, sendo a partir da madeira de um metro e meio. Assim cortamos dois pedaços de 4,50 centímetros de comprimento, dois pedaços de 6,50 centímetros de comprimento, dois de 14,00 centímetros de comprimento e dois de 2,00 centímetros de comprimento. Assim colamos os primeiros pedaços mencionados da madeira, para a construção do corpo da garra, ficando conforme a figura 11.
Figura 11: Garra construída
A madeira com o comprimento de 2 centímetros foi utilizada para criar um suporte, onde seria colocado o parafuso, de forma que fosse rotacionado a garra, ao inserir um dos triângulos. Em seguida prendemos os elásticos na madeira base e na garra com o auxilio de quatro taxinhas. Conforme a figura
12.
Figura 12: Elástico preso com o auxilio das taxinhas
Em seguida colamos a madeira da figura 7 na madeira da figura 6, para um suporte da seringa, facilitando o movimento do braço, e a outra madeira igual a da figura 7, foi utilizada para a construção de triângulos, de acordo com a figura 2.
Com o auxilio da furadeira, foi construído furos para que ficasse preso o suporte em L na base e na madeira igual da figura 6. Utilizando 4 parafusos foram presas as madeiras.
Em seguida, foi utilizada 2 dobradiças para a junção das três madeiras, sendo que para as madeiras que não sejam de apoio foram acopladas de forma contrária, ou seja, de um lado a dobradiça prendeu uma madeira e do outro lado prendeu a outra madeira, porém de forma contrária a primeira, segundo a Figura 13.
Figura 13: Junção das madeiras com o auxilio da dobradiça
A abertura e o fechamento da garra funcionam com a introdução do triângulo com a abertura inferior da garra, sendo que este está grudado com cola em uma seringa, também foi colocado na ponta da garra borrachas, para que não escorregue o objeto a ser pegado, conforme a figura 14.
Figura 14: Método usado para fechamento da garra
Sendo assim, o ultimo passo realizado para a construção do braço hidráulico foi prender duas seringas com a abraçadeira plástica, juntando as seringas com as 2 outras, através do kit soro, sendo que o fluido foi colocado dentro do kit soro e das seringas através de um balde cheio de água, conforme a figura 16 e figura 17. Sendo assim o braço hidráulico finalizado ficou conforme a Figura 15.
Figura 15: Braço hidráulico com água como fluído finalizado
Figura 16: Procedimento realizado para colocação do fluído no sistema
Os líquidos utilizados nas seringas devem ser trocados em determinados períodos, pelo fato que seca mesmo com o sistema fechado, assim deve-se ocorrer à manutenção deste.
Com a garra pronta, agarre as aventuras!
4. Referências Bibliográficas
[1] O Principio de Pascal. Disponível em: <http://www.brasilescola.com>
Acesso em: 17 mai. 2014
[2] PRASS, A. R. Principio de Pascal. Disponível em:
<http://www.algosobre.com. br> Acesso em: 17 mai. 2014
[3] DUNLEY, L. S. Princípio de Pascal. Disponível em:
