Relatório Carrinho Propulsão Elástica

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE ENGENHARIA ELÉTRICA, MECÂNICA E DA COMPUTAÇÃO

BACHARELADO EM ENGENHARIA MECÂNICA

Dhon Araújo, Gabriel Brito, Júlia Purificação, Lukas Borges, Rafael Gonçalves e Victória Borges

Veículo movido à ratoeira

Goiânia – GO

2018

Dhon Araújo, Gabriel Brito, Júlia Purificação, Lukas Borges, Rafael Gonçalves e Victória Borges

Veículo movido à ratoeira

Introdução do projeto: “Veículo movido à ratoeira” apresentado como requisito da disciplina de Introdução à Engenharia Mecânica.

Universidade Federal de Goiás – Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e da Computação.

Prof. Leonardo Queiroz

Goiânia – GO

2018

Sumário

1. Introdução........................................................................................................3
2. Revisões Bibliográficas..................................................................................4
3.  Materiais e Métodos.......................................................................................5
4. Resultados e discussão..................................................................................5
5. Conclusão.........................................................................................................
6. Referências Bibliográficas................................................................................

1. Introdução 

        O presente trabalho busca demonstrar de forma prática, questões abordadas no curso de Engenharia Mecânica; incentivar a criatividade dos discentes, além de abordar conceitos físicos presenciados diariamente pelas pessoas. Nesse sentido, pretende-se desenvolver um veículo movido à ratoeira que seja rápido, resistente e capaz de percorrer uma distância de dez metros em linha reta.

O mecanismo de funcionamento do carrinho atua da seguinte forma: uma mola fica acionada no chassi do carrinho, sendo conectada a um cordão que, por sua vez, está atrelado à haste que liga as duas rodas dianteiras, ou traseiras, do carrinho. Ao desarmar essa mola é gerada uma energia potencial elástica que puxa a corda fazendo as rodas do carrinho girarem, convertendo-se em energia cinética, fazendo o carrinho andar. Desse modo, quanto maior a força da mola, maior será a distância percorrida pelo carrinho.

Assim, para compreender os fenômenos que permitem o deslocamento do veículo movido à ratoeira é preciso atentar-se a alguns conceitos. Segundo Halliday, energia é um número que associamos a um ou mais objetos, podendo ser transferida de um objeto a outro ou mudar de forma, porém, ela continua sempre constante. Todavia, esta definição não engloba o conhecimento geral sobre energia e para compreendê-la deve-se analisar cada situação individualmente. No caso desse projeto, as principais energias que serão utilizadas serão a energia potencial elástica, a energia cinética, a força de atrito e a energia mecânica. No entanto, para compreender essas energias deve-se saber de conceitos como a primeira, segunda e terceira lei de Newton.

A primeira lei de Newton, também conhecida como lei da inércia, diz que dois corpos tendem a permanecer na sua posição natural, se nenhuma força for aplicada neles, definindo, assim, movimento retilíneo e uniforme ou repouso. A segunda lei de Newton, por sua vez, fala que a força resultante deve ser resultado do produto da massa com a aceleração (F=m x a). Logo, a terceira lei de Newton diz que toda ação deve gerar uma reação de mesma intensidade, porém, essa força deve atuar em sentido oposto.

A partir dessas leis, pode-se compreender a ideia de Trabalho. Halliday define Trabalho (W) como a energia transferida para um objeto ou de um objeto através de uma força que age sobre ele. Assim, essa transferência de energia atua, no carrinho, por meio das energias potencial elástica, mecânica e cinética. Portanto, define-se energia potencial elástica como uma força que varia de acordo com o deslocamento da extremidade livre da mola de torção. A mola de torção, presente no carrinho, funciona do seguinte modo: uma barra de seção circular de eixo retilíneo deve está presa em uma extremidade e livre em outra extremidade para poder agir ao eixo da barra. Sendo assim, a mola que aciona a ratoeira e fará o carrinho andar, nada mais é do que um reservatório de energia potencial. Caracteriza-se por energia cinética, a energia associada ao estado de movimento de um objeto; quanto mais depressa o objeto se move, maior é a energia cinética. Logo, quando um objeto está em repouso, a sua energia cinética é nula. Nesse sentido, a energia mecânica, no carrinho, será a junção da energia cinética com a energia potencial elástica; e, como o carrinho andará na horizontal, a força gravitacional que agirá sobre ele não terá tanta significância. Tem-se, ainda, o conceito de força de atrito, que é definida como uma força contrária ao movimento do objetivo. No carrinho, essa força estará presente no contato entre a superfície em que o carrinho andará e a roda do protótipo. Portanto, o material a ser escolhido para as rodas do carrinho deve diminuir essa força de atrito, fazendo com que o carrinho se locomova mais rapidamente.

        Tendo em vista o conceito de propulsão (quando um objeto anda ao sofrer uma determinada força), deve-se destacar a existência de alguns diferentes tipos de propulsão. São eles: propulsão por elástico, alternativa, à gás e combustão. A propulsão por elástico consiste na utilização de um elástico no lugar da ratoeira que, conectado a uma haste, fará o carrinho andar. Porém, ela não gera uma energia cinética tão elevada quanto à ratoeira, além de o elástico ter uma durabilidade menor do que a mola. A propulsão alternativa, atualmente testada pela NASA, retira da atmosfera as moléculas necessárias para gerar energia. A propulsão por combustão interna, por sua vez, utilizada em carros, aeronaves e navios ocorre a partir de um motor à combustão interna que transforma uma reação química em energia mecânica para que o objeto se locomova. Nesse tipo de propulsão, ocorre uma explosão na câmara de combustão que move os pistões e faz o veículo andar. Por fim, a propulsão de turbina à gás utiliza em conjunto três equipamentos: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina que possibilitam gerar movimento.