Robô Guindaste Hidráulico - Princípio de Pascal

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA[pic 1]

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E EXATAS

DISCIPLINA: FÍSICA GERAL EXPERIMENTAL I.

TURMA: P03

DOCENTE: JUAN FELIX

Robô Guindaste Hidráulico – Princípio de Pascal

Priscilla Carôso

JEQUIÉ, BAHIA

MARÇO-2016

1. Objetivos

O objetivo desse experimento é trazer um simples projeto de um robô guindaste hidráulico, para que possa facilitar a compreensão do seu funcionamento, bem como do princípio que o mesmo retrata, o Princípio de Pascal.

Além disso, demonstrar as vantagens que sistemas hidráulicos tem trazido através de inovações de maquinários, que possibilitam um desgaste físico menor do homem nos diversos âmbitos do dia a dia.

1. INTRODUÇÃO

Ao longo dos anos, através de diversos estudos, está sendo possível trazer inovações de maquinários que utilizam o sistema hidráulico em seu funcionamento, com a finalidade de minimizar os esforços do homem. Tal sistema utiliza fluidos que permitem a transmissão e o controle de forças e movimentos. Umas das máquinas que mais fascinam são os robôs, tendo como exemplo aqueles que tem a função de deslocar grandes quantidades de massas, como empilhadeiras, escavadeiras mecânicas, guindastes e etc, que funcionam com base no Princípio de Pascal.

Além desses maquinários que possuem esse sistema, o Princípio de Pascal também está presente em diversas aplicações no cotidiano, podendo citar o elevador, a prensa, o freio e a direção hidráulicos.

O princípio de Pascal representa uma das mais significativas contribuições práticas para a mecânica dos fluidos, envolvendo a transmissão de forças através da pressão aplicada a um fluido. Tal princípio diz: “Uma pressão aplicada em um fluido confinado, é transmitida de maneira integral para todas as posições do fluído e para as paredes do recipiente.” Ou seja, sempre que houver uma variação de pressão, a mesma vai ser transmitida para todos pontos desse líquido, sendo assim, é possível entender que a pressão se transmite igualmente em todas as direções. Além de subtender que, quando se aplica uma força em certa situação, a mesma vai ser multiplicada sem grandes esforços.  

A prensa hidráulica, por exemplo, foi inventada com base no Princípio de Pascal e, nesse trabalho, foi realizado e estudado o projeto de um robô guindaste hidráulico seguindo os mesmos parâmetros para a sua realização, no entanto o experimento difere tendo um sistema com seringas, no qual a força de uma desloca o líquido, fazendo com que o êmbolo da outra seringa se movimente com força maior, gerando então, um movimento mecânico.

1. METODOLOGIA

1. Materiais

• Madeiras: Base, Braços, Cubo para suporte
• 6 seringas de 20mL
• Mangueiras de aquário
• Parte superior de uma garrafa pet (gargalo)
• Pregos
• Parafusos
• 2 pedaços de cano PVC
• 2 dobradiças
• Gancho
• Arruela
• 3 pesos em pedra
• Tecido como função de “rede”
• Transferidor

1. Procedimentos

Primeiramente foi anexado com parafusos o gargalo à base e, em seguida, a parte 1 do braço a esse gargalo também por meio de um parafuso, deixando-o apto ao movimento giratório com o uso de uma arruela anexada entre a tampa e o braço.

Utilizou uma dobradiça para acoplar a parte 2 do braço à parte 1, e outra dobradiça para acoplar a terceira parte (colocando na extremidade dessa um gancho que possibilitasse suspender o peso).

Na base foram colocadas presas três seringas (numeradas de 1 a 3) e no braço foram anexadas mais duas seringas (numeradas de 5 e 6). A seringa 4 foi colocada em uma espécie de cubo (também acoplado à base) que servia como seu suporte.

Colocou água nas seringas, que foram interligas com o auxílio de mangueiras, sabendo portanto que as seringas 1, 2 e 3 que exercem a força sobre as seringas 4, 5 e 6, respectivamente.

Para poder coletar os dados, foi feita uma “rede” que pudesse anexar os pesos nela. Primeiramente com o peso 1, depois com o peso 1+2 e por último com o peso 1+2+3. Pressionava todo o êmbolo da seringa, levando todo o liquido a outra seringa e depois soltava e foi possível observar os resultados.

1. Esboço

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1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Blaise Pascal foi um grande físico, filósofo e matemático francês que recebeu do Sistema Internacional (SI) uma homenagem, o símbolo Pa, que corresponde a pascal. O mesmo fundamentou um princípio que explicava que uma pressão aplicada a um fluido que há dentro de um recipiente é transmitida para todo o fluido, bem como às paredes desse recipiente. Porém, para isso, Blaise Pascal estabeleceu que esse fluido deveria ser incompressível.

 Segundo a literatura, Fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento.

O princípio de Pascal pode ser exposto da seguinte forma: “Uma pressão aplicada em um fluido confinado, é transmitida de maneira integral para todas as posições do fluído e para as paredes do recipiente.”

A prensa hidráulica foi inventada com base nesse princípio.

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Com bases nas figuras é possível observar que uma força externa com intensidade F1 (força de entrada), dirigida para baixo, está sendo aplicada sobre o pistão da esquerda, cuja área é A1. Existe um fluido incomprenssível agindo no interior desse dispositivo, pruduzindo então uma força para cima de intensidade F2 (força de saída) sobre o pistão da direita, cuja área é A2.

Para manter o sistema em equilíbrio, deve existir uma força F2 no pistão de saída. Força essa que deve ser proviniente de uma carga externa, no caso da Figura 1, o carrinho.

Essa força F2 para baixo, vinda da massa do carrinho, produz uma variação ∆P na pressão do líquido, dada pela equação:

∆P = F1/A1 = F2/A2  ou P = ∆F/∆A , sendo assim,

F2 = F1 x A2/A1 ,

que mostra que a força de saída F2 sobre a carga tem que ser maior do que a força de entrada F1, podendo perceber ainda na Figura 1, que A2 > A1.