ATPS TERMODINAMICA

Atividades práticas supervisionadas

Mecânica de fluidos

São Paulo 2014

Trabalho de

APS

Atividade pratica suspensiva

Universidade paulista

Anhanguera – Unidade Pirituba

Projeto : Braço hidráulico mecânico

São Paulo 2014

Sumário

Introdução

Objetivo:

Construir um protótipo de braço mecânico que tenha a capacidade de movimentação na horizontal e vertical, com quatro movimentos diferentes.

Verificar a lei de Pascal, demonstrar o funcionamento do braço mecânico.

Introdução teórica:

Os princípios físicos que envolvem neste trabalho é a hidrostática, em particular, o principio de Pascal que mostra que num líquido a pressão se transmite igualmente em todas as direções.

“O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido.”

Exemplo 1: Consideremos um líquido em equilíbrio colocado em um recipiente. Vamos supor que as pressões hidrostáticas nos pontos A e B sejam, respectivamente, 0,2 e 0,5 atm.

Se através de um êmbolo comprimir o líquido, produzindo uma pressão de 0,1 atm. Todos os pontos do líquido sofrerão o mesmo acréscimodepressão. Portanto os pontos A e B apresentarão pressões de 0,3 atm, e 0,6 atm, respectivamente.

As prensas hidráulicas em geral, sistemas multiplicadores de força, são construídos com base no Princípio de Pascal. Uma aplicação importante é encontrada nos freios hidráulicos usados em automóveis, caminhões, etc. Quando se exerce uma força no pedal, produz-se uma pressão que é transmitida integralmente para as rodas através de um líquido, no caso, o óleo.

As figuras seguintes esquematiza uma das aplicações práticas da prensa hidráulica: o elevador de automóveis usado nos postos de gasolina.

Pelo princípio de Pascal,

Sendo ∆p1 = ∆p2 e lembrando que ∆p = escrevemos:

Como A2 > A1, temos F2 > F1, ou seja, a intensidade da força é diretamente proporcional à área do tubo.

Desenvolvimento

Apresentação:

Este relatório apresenta as etapas da realização do protótipo da disciplina APS ministrada pelos professores. O protótipo consiste na construção de um braço mecânico com quatro movimentos diverso. O mesmo será controlado por seringas, buscando a capacidade de movimentar pequenos objetos.

Descrição:

Braço mecânico foi construído com madeira e plástico. Seu funcionamento é com base nos princípios de pascal, onde demonstra que uma variação na pressão aplicada em um fluído ideal confinado é transmitida integralmente para todas as posições do fluído e para as paredes do recipiente que o contém.

No braço mecânico cada articulação é montada com dois cilindros, à força (N) feita na menor é proporcional à sua área, ou seja, bem pequena. Quando o fluido (água) é pressionado para o outro êmbolo, ele produz uma força (N) também proporcional a esta área, de modo que a força será tanto maior quanto maior for a tal área. Quando se pressiona o êmbolo pequeno (do cilindro), é extremamente difícil de impedir que o êmbolo maior suba, pois, como já foi explicada, a força nele é muito maior.

Abaixo os detalhes de cada peça do conjunto.

01- base plana e horizontal, sua finalidade é fixar e manter as partes do braço equilibrado sobre a articulação de giro e também fixar as seringas de comando.

02-A base de giro liga a base horizontal com a base vertical, e tem como principal finalidade proporcionar o movimento circular de aproximadamente 90 .

03-A base vertical esta ligado com base de giro onde tem um suporte preso a uma seringa de 10 ml. Tem por função dar origem ao movimento de giro e prende a seringa que faz o movimento horizontal.

04-O antebraço é responsável pelo movimento horizontal, esta presa na articulação da base vertical, e faz articulação com o antebraço, e prende uma seringa de 10 ml para o movimento do antebraço.

05-O braço faz articulação com o antebraço, e prende uma seringa que movimenta as garras.

06-As garras estão presas no braço e tem por função agarrar pequenos objetos. Seu movimento e proporcionado por duas seringas de 3 ml e 5 ml.

07-As seringas têm por tarefa gerar os movimentos do conjunto. Cada seringa faz par com uma seringa menor, suas dimensões são de 10, 5, e 3 ml.

08-As mangueiras faz a transmissão da água de uma seringa para outra.

09-As braçadeiras são responsáveis de prender as seringas nos braços.

Detalhes do braço mecânico hidráulica

Detalhe Denominação Material Quantidade Medida (mm)

01 Base horizontal Madeira 1 300x300

02 Base fixa Madeira 1 30x29

03 Base vertical Madeira 1 117

04 Braço Madeira 1 117

05 Antebraço Madeira 1 120

06 Garra Madeira 2 85x22

07 Seringas Polipropileno 10

08 Mangueira Polipropileno 3 500x0,6

09 Braçadeira Polipropileno 5 150

Cronograma:

Cronograma de atividades objetivas

Atividades Mês .03 / 04/ 05 / 2014 DATA

3 3 3 2 HORAS

Pesquisa na internet

Compra do material utilizado

Construção da base vertical

Construção do braço

Construção do antebraço

Construção da garra

Construção da base horizontal

Montagem

Calculo da experiência

Discursão:

Este contexto traz a abordagem teórica, os cálculos da área dos cilindros, determinação da pressão, e verifica o aumento da força adquirido pelo fenômeno físico.

• Formula da área de um cilindro

Área do cilindro é dada por: Ac =

A= Área

d= Diâmetro

h= altura

Calculo da pressão nos cilindros dos movimentos vertical e horizontal do braço.

Conjunto de cilindros- 10 ml e 20 ml

Cilindro de 20 ml – controlado pelo operador.

Diâmetro = 12,50mm = 1, 250 cm

Altura =512 mm = 5,12 cm

Atc = 2. 0,625.5,12

Atc =20,11 cm2

Observação: a força adotada para determinação da pressão será de 10 N em todos os cilindros de menor área de cada conjunto.

• Formula da Pressão

P= Pressão (Pa)

F= Força (N)

A=Área (cm²)

P=

F= 10 N Ac =20, 11 cm2 P=?

P= P=0,497 Pa

A força transmitida para o cilindro do braço vertical (10 ml) é dada pela multiplicação F= A.P, onde P é a pressão exercida no cilindro anterior (de 5 ml).

Diâmetro = 14,50mm = 1, 450 cm

Altura =720 mm = 7,20 cm

Atc = 2. 0,725.7,20

Atc =32,80 mm2

F=32,80.0,497

F=16,30 N

Ouve um aumento de força de 6,30 N

Calculo da pressão nos cilindros do movimento das garras:

Conjunto de cilindros – 10 ml e 20ml.

Cilindro de 20 ml – controle do operador.

Diâmetro = 20 mm = 0,200 cm

Altura =75 mm = 7,5 cm

Atc = 2. 0,420.5,85

Atc =15,44 cm2

Pressão

P=

F= 10 N Ac =15,44 cm2 P=?

P= P=0,648 Pa

A força transmitida para o cilindro que abre as garras (20 ml) é dada pela multiplicação F= A.P, onde P e a pressão exercida no de cilindro anterior (de 10 ml).

Área do cilindro de 20 ml já encontrado acima.

Atc =20,11 cm2

F=20,11.0,648

F=13,03

Ouve um aumento de força de 7,03 N

Conclusão:

Era esperado que o projeto Braço Mecânico conseguisse movimentar objetos na vertical e na horizontal, aplicando uma pequena força na seringa com diâmetro menor, assim transmitindo a pressão através do fluido (água) para a seringa de diâmetro maior no intuito de ter um aumento de força. Conforme foi verificado na discursão acima, através dos cálculos foi constatado que de fato ouvi um aumento da força nos cilindros de maior área. Assim possibilitou movimentar pequenos objetos utilizando uma força menor.

Bibliografia:

Artigos da internet

http://www.youtube.com/watch?v=Rvji_Q2YFQ4

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/principio-de-pascal-teoria-e-aplicacoes.htm

http://www.algosobre.com.br/fisica/principio-de-pascal.html

Pesquisa em livro- acervo UNIP

Paul A. Tipler | Gene Mosca.

Física para cientistas e engenheiros

Volume 1

Capitulo 3, páginas 432 a 437.