Blog com intuíto de divulgar o conhecimento adquirido em física no Colégio IDESA de Taubaté - SP. Pontes de Macarrão, Eletroimãs de Prego, Robôs Gladiadores e Telefones de Latinha são alguns dos projetos desenvolvidos por nós alunos com auxílio do professor doutor Maurício Ruv Lemes.
Observação: Nós decidimos retirar 2,0 pontos, pois existem 2 integrantes do grupo que quando recebem suas funções não as cumprem desde o começo do ano. O líder tem consciência de que algumas vezes ele designou tarefas 'simbólicas' por medo desses 2 indivíduos não realizarem tarefas importantes e deixarem o grupo prejudicado e também, o líder, em determinados momentos não ficou cobrando exaustivamente essas pessoas.
Apesar disso, conseguimos realizar todos os projetos propostos, mesmo não ganhando essas competições nós sempre buscamos melhorias e concordamos unanimamente que os objetivos foram atingidos.
A proposta de trabalho dada pelo professor envolvia a criação que um Robô Gladiador, um pequeno veículo motorizado movido à energia elétrica, com uma série de especificações quanto a suas dimensões e o posicionamento de peças. Este seria controlado com um controle fiado, conectado a diretamente com sua fonte de energia, pilhas comuns. Após sua construção, o projeto concluído sofria uma série de testes, um deles seria uma prova mínima, estabelecida pelo Professor, onde deviríamos estourar 2 bexigas estáticas em direções opostas no tempo máximo de um minuto e trinta segundos.
Os que passaram com sucesso nessa fase podem então ingressar na competição com outros grupos da escola e os vencedores serão bonificados com pontos.
O trabalho tem também como objetivo acadêmico a parte que se refere ao aprendizado de conceitos de elétrica, onde os circuitos estudados tomavam forma real e deveriam ser utilizados para o bom funcionamento do veículo.
2> Descreva as funções de cada elemento do grupo:
Adan - Construção da parte elétrica e auxilio do relatório;
Guilherme - Construção da parte mecânica do robô;
Priscilla - Relatório e testes;
Kaori - Construção da parte mecânica e relatório;
Raul - Construção da parte mecânica;
Walther - Construção da parte elétrica e testes.
3> Descrever todos os materiais adquiridos e utilizados na construção do robô, juntamente com seus respectivos valores (no final de o total do gastos).
Foram utilizados:
2 placas de papelão cinza compacto*;
1 tubo Cola Quente (R$ 0,75);
2 rolamentos (R$ 10,00);
2 chaves de três posições (R$5,00);
2 motores de DVD (R$10,00);
4m de Fio awg 4x26 (R$2,00);
1 Pacote de Balões Infláveis (R$4,95);
2 CDs*;
3 espetos de churrasco*;
Régua*;
Ferro de solda*;
Lápis*;
Tesoura*;
Estilete*;
2 Tubos de cola quente (R$1,40).
No total um gasto de : R$34,10
*Materiais que já possuíamos.
4> Descreva seu projeto e desenhe o mesmo neste local, colocando todas as suas dimensões.
O Carrinho consiste em uma base estrutural de Papelão Cinza compacto, a união de três camadas de 25 cm por 12 cm, e um escudo de 5 centímetros de altura. O eixo foi feito com um Lápis, a este fita adesiva foi afixada para criar mais volume não deixando escapar os CDs, presos a este por rolamentos. Na parte posterior do Robô, foram adicionadas duas tiras de papelão coladas firmemente com cola quente, nessas tiras, que partem do meio da base encontram o fim desta, presas por um elástico permitindo certa flutuação com o relevo do solo onde se locomove. Essas tiras são o suporte para os dois motores, presos com fita Hellerman, os eixos dos motores tocam as rodas em sua parte superior. Uma última roda está presente na frente do veículo, possuindo rotação livre para todas as direções.
Robô Gladiador com suas medições em visão lateral
Robô Gladiador com suas medições em visão Aérea
5> Faça uma pesquisa sobre robôs (início, inventor, aplicações, onde se utiliza, etc).
Há duas possibilidades de inventores para os Robôs, Nikola Tesla e William Grey Walther, ambos construíram certos equipamentos com características únicas. Tesla criou um barco controlado à distância, em 1898, enquanto Grey inventou os primeiro robô autônomos, os chamou de Elmer e Elsie, em 1948 e 1949, eram chamados de “tortoises”, tartaruga terrícola em inglês, pela sua falta de movimentação eram fotosensíveis, seguindo a luz e achando sua fonte de recarga, tentava imitar os modelos biológicos.
Esses conjuntos de dispositivos e sistemas, com a capacidade de controle humano para a realização de outras tarefas, até mesmo com pré-programação formam a conceituação do termo robô.
Os robôs são utilizados hoje de forma predominante em fábricas automotivas, Braços Robóticos programados possuem uma eficiência, rapidez e precisão impossíveis de serem reproduzidas por humanos. Esses dispositivos inovaram em muito a produção fabril, ampliando ainda mais a influencia e a importância da robótica no mundo contemporâneo.
São um tema freqüente da literatura de ficção científica, os livros antigos hoje se transformam em filmes. E a cultura é passada para as gerações seguintes. Os mais diversos campos da vida humana são afetadas hoje em dia pela robótica.
Referência:http://pt.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B4
6> Faça uma tabela de problemas e soluções que ocorreram no desenvolvimento do robô gladiador.
Problemas
Soluções
As rodas não giravam em contato com o chão.
Adição de bexigas plásticas recortadas para compor um "pneu".
Frafilidade da solda nos contatos da chave que sempre arrebentavam.
Compra de uma nova chave e soldagem correta.
7> Teste seu robô e descreva os resultados abaixo (estourar bexiga estática). Na descrição do teste coloque o tempo que você leva para executar a tarefa.
O vídeo abaixo demonstra o Robô Gladiador funcionando, andando em linha reta e estourando uma balão estático, posicionado no chão. Leva cerca de 2 segundos para completar a tarefa, se com uma velocidade de cerca de : V = 0,75 m/s.
8> Cite 5 conceitos físicos e descreva em que momento ele se faz presente no projeto do robô gladiador.
O veículo por se deslocar no espaço em determinado período de tempo possui Velocidade, Também possuiu aceleração quando começa a se movimentar. Os motores possuem um limite de Potência a ser utilizado, determinado por fatores internos como sua Voltagem e de fonte externos como a corrente Elétrica fornecida pelas Pilhas, dependendo em variantes como o Peso, sua massa multiplicada pela aceleração da atração gravitacional proporcionada pela deformação no tecido espaço tempo ocasionado pela densidade da Terra, afeta seu movimento.
9> Utilizando seus conhecimentos de Física determine a potência de seu robô gladiador.
Com as informações disponíveis chegamos a este valor: Pot = 0,09 watts
Informações:
Ec = 0,19 J
M = 0,70 kg
V = 0,75 m/s
10> Conclusão
Este trabalho se mostrou extremamente interessante, exigiu do grupo habilidade já treinadas em aulas técnicas de informática, como a soldagem dos fios condutores nas chaves controladoras do movimento de rotação dos motores. Exigiu discussão e organização para solução dos problemas que foram se apresentando durante a construção. Cumprimos com o Objetivo proposto pelo professor, com sucesso na criação de um veículo motorizado capaz de competir com outros em uma batalha competitiva. Pudemos ver na prática como os conceitos físicos se manifestam, influenciam e definem o movimento e as possibilidades do Robô. Com todo esse embasamento, a criação do projeto se fez muito mais completa do que uma simples montagem mecânica, permite apreciação e entendimento dos conceitos aprendidos.
Está dado o pontapé inicial para a última competição do ano, o robô gladiador.
Está competição consiste em furar a bexiga presa ao robô adversário, utilizando um robô com espetos na dianteira.
A função de cada integrante do grupo está descrita abaixo:
Adan - Construção da parte elétrica e auxilio do relatório;
Guilherme - Construção da parte mecânica do robô;
Priscilla - Relatório e testes;
Kaori - Construção da parte mecânica e relatório;
Raul - Construção da parte mecânica;
Walther - Construção da parte elétrica e testes.
Até o momento os integrantes responsáveis pela parte mecânica e elétrica já estão cientes das medidas e dos materiais necessários. Durante esse feriado do dia 03 e 04 de Outubro, iremos nos reunir para a montagem da parte mecânica e o inicio da parte elétrica para ser apresentado durante a semana a situação do projeto.
Nasceu em Lisboa no dia 13 de maio de 1767 onde faleceu no dia 10 de março de 1826. Rei de Portugal, reinou de 1818 a 1826. Era filho de D. Pedro III e de Da. Maria lzabel. Por motivo do problema mental de sua mãe, passou a governar desde 1792, porém só se tornou Principe Regente a partir de 1799. Em 1816, com a morte de D. Maria, sua mãe, subiu ao trono e em 1818 foi aclamado Rei de Portugal, do Brasil e Algarves. Fundou o Reino Unido de Portugal, Brasil e Algarves nesta mesma época. Era casado com D. Carlota Joaquina da Espanha. Pai de nove filhos, um deles Pedro que seria imperador do Brasil. Em virtude do conflito entre França e Inglaterra, seu governo teve um período de grande intranquilidade. Afim de prejudicar a Inglaterra, Napoleão decretou o bloqueio continental. Quando Portugal foi invadida pelas tropas de Junot, a família real portuguesa com toda a corte embarcou para o Rio de Janeiro. Ao chegar ao Brasil, D. João declarou livres as indústrias brasileiras e abriu os portos do Brasil ao comércio estrangeiro. Passou depois a residir no Rio de Janeiro. A D. João VI deve-se a fundação da Academia de Belas Artes do Rio de Janeiro, registrando-se também importantes movimentos militares que proporcionaram a ampliação de nossas fronteiras. Em 1821, a família real e sua corte seguiram para Portugal, deixando aqui o herdeiro do trono português, o Príncipe D. Pedro, que ficou como regente. Chegando a Portugal, D. João VI foi obrigado a assinar a Constituição, mais seu filho D. Miguel organizou um movimento absolutista, que vitorioso, repôs D. João como Rei absoluto.
Ondas são movimentos oscilatórios que se propagam por um meio, transportando energia entre dois pontos. Ondas nunca transportam matéria de um ponto para outro.
Classificações
As ondas podem ser classificadas de acordo com a direção em que se propagam, quanto a sua natureza e quanto à direção de propagação de energia.
Classificação de uma onda quanto à:
Natureza
Mecânicas
São aquelas que necessitam de um meio material para se propagarem.
Eletromagnéticas
São aquelas que não necessitam de meio material para se propagarem.
Direção de Propagação de Energia
Unidimensionais
Ondas que se propagam em uma única dimensão.
Bidimensionais
Ondas que se propagam no plano.
Tridimensionais
Ondas que se propagam em todas as direções.
Direção de Propagação
Transversais
São aquelas que têm a direção de propagação perpendicular à direção da vibração.
Longitudinais
São aquelas em que a direção de propagação é a mesma da direção da vibração.
Aplicações
As ondas são utilizadas em vários ramos, desde na própria natureza até em aparelhos domésticos. Elas são utilizadas em: Luz solar, Raios-x, microondas, ondas de rádio, celulares e muitos outros aparelhos.
Acústica
Acústica é a ciência interdisciplinar que lida com o estudo de ondas mecânicas em gases, líquidos, e sólidos, incluindo vibração, som, ultra-sons e infra-sons.
Ondas Sonoras
Ondas sonoras são aquelas originadas através de vibrações do ar que são capitadas pelo nosso sistema auditivo, que geralmente tem uma frequência de vibração entre 20 e 20.000Hz.
Qualidades Fisiológicas do Som
O som possui três qualidades fisiológicas que podemos perceber através de nossos ouvidos, para elas exemplos bem definidos podem ser dados:
Altura
A Altura de um som não define, como se espera, o “volume” de um som, como utilizamos no dia-a-dia, e sim nos permite diferenciar sons em graves (baixos) e agudos (altos). A freqüência da onda sonora define esses dois pólos, quão maior a freqüência mais agudo é o som.
A relação entre o intervalo que cria a freqüência é representado matematicamente por:
i = f1 / f2
Intensidade
Essa qualidade se relaciona com a quantidade de energia dispersa pelo som, podendo então criar dois pólos característicos, forte e fraco. Essa é a característica que nós adereçamos quando utilizamos termos do cotidiano como som alto e baixo.Quão maior for a pressão exercida sobre o aparelho auditivo maior, portanto, sua intensidade.
O nível sonoro medido em decibéis pode ser calculado por:
NS = 10log . I / I°
Timbre
O timbre nos permite diferenciar dois sons que possuam mesma Altura e Intensidade, que são emitidos por fontes diferentes, como no caso de instrumentos musicais, um violino e uma flauta podem tocar na mesma altura e intensidade porém o timbre dá a característica marcante de cada um.
Decibel
O decibel é uma razão entre duas quantidades, muito utilizado para a medição da intensidade dos sons. O logaritmo é utilizado para defini-lo. É representado por dB, que é na verdade a um décimo de Bel (B) que é uma medida muito grande para medições cotidianas.
Como as variações do som são muito amplas, um murmúrio e um avião possuem diferenças extremas, porém ambos são sons que convivemos muito, a escala logarítmica é a melhor nesses casos, por ser mais prática.
1 Bel é na prática igual a atenuação em um sinal de áudio em uma milha (1,61 km) de cabo telefônico.
Neste trabalho construímos um telefone de latinha que deve cumprir a prova mínima passando por ele 20 palavras em um minuto, aprendendo sobre conceitos físicos de ondulatória.
2>Descrever os Materiais Utilizados na construção do Telefone. (Todos os Materiais)
5) Quantos projetos foram feitos antes do definitivo: (Faça um histórico dos mesmos) (No caso de ser a primeiro e único, Justifique o porquê de não ter tentado uma evolução no projeto)
Foram feitos dois projetos. No primeiro, utilizamos latas de molho de tomate que são de metal e percebemos que o som chegava do outro lado com muito ruído e quase que inaudível.
No segundo, utilizamos copos plásticos que fez com que o som chegasse ao outro lado e pudesse ser ouvido com mais clareza.
6) Crie uma lista de problemas ocorridos no telefone e a solução que o grupo utilizou para o mesmo (Faça em forma de tabela com duas colunas).
Problema
Solução
Telefone com ruído e som quase inaudível
Trocar a latinha de metal por uma de plástico
Dificuldade para ouvir as palavras faladas
Trocar o integrante que estava ouvindo
Dificuldade para ouvir as palavras faladas (problema persistiu)
9) Utilize este espaço para outros comentários de resultados do item anterior:
Tempo utilizado para realização dos testes foi de 1 minuto.
Como se pode observar na tabela de testes, o fio de Nylon é horrível para transmitir o som, pois com muita dificuldade conseguimos escutar duas palavras.
O barbante molhado teve um desempenho razoável, mas o barbante seco foi o que nos proporcionou o melhor desempenho, atingindo a marca de 21 palavras em 1 minuto.
10) Utilize o espaço para colocar as contas do item 7.
Densidade Linear = Massa da cordinha = 13g = 1,1818... = 1,18g/m
Comprimento da Cordinha 11m
Comprimento da onda = Velocidade do som = 340 m/s = 3,4m
11) Faça uma descrição longa utilizando conceitos de acústica para descrever o projeto;
Nosso telefone tem uma boa acústica, o som de frequência de 100Hz que sai da boca e entra em contato com o material do telefone, vibra e é transmitido pelo corda através de uma onda mecânica longitudinal que chega ao outro lado, ao atingir o tímpano, faz com que ele se movimente permitindo que a pessoa ouça o que foi dito.
12) Conclusão Final:
Nosso desempenho foi bom durante o primeiro dia de competição, mas o integrante que conseguia escutar com perfeição e já estava acostumado com a dinâmica do telefone estava ausente e acabamos ficando em 6º lugar, o que não nos deixou satisfeitos, pois o problema não foi com nosso projeto.
Os três objetivos foram concluídos, pois construímos o telefone de latinha como descrito no item 3, cumprimos a prova mínina passando 21 palavras em 1 minuto como pode ser observado nos itens 7 e 8 e aprendemos os conceitos de ondulatória descritos nos itens 4 e 11.
Hoje, dia 23 de maio, nós dos 3º anos tivemos o primeiro teste do telefone de latinha. Nosso projeto estava bem feito, era possível escutar razoavelmente bem, porém não tivemos uma sincronia com os sinais (para dizer se a palavra tinha sido entendida ou não) e acabamos perdendo a ordem de algumas palavras.
Conseguimos passar apenas 9 palavras e no momento das frases nos complicamos e não obtivemos um resultado melhor.
Pretendemos alterar o tamanho das latas utilizadas para falar e a para ouvir, pois percebemos que os grupos que fizeram isso tiveram um melhor desempenho. Após os testes com esse novo recurso, veremos se o desempenho será melhor.
Em um circuito elétrico a forma mais simples de representar um capacitor é:
Adicionar legenda
Essa simbologia é devido a um dos princípios dos capacitores, ele é formado por placas paralelas, criando ente as placas um campo elétrico capaz de conter cargas que nele forem depositadas.
Você carrega um capacitor o conectando a uma pilha, por exemplo:
A placa do capacitor conectada diretamente ao polo negativo da pilha, também se torna negativa pelo excesso de elétrons alí concentrado, assim a placa conectada ao polo positivo se tornará positiva devido a falta de elétrons. Se utilizando desse desequilíbrio é que se forma o campo elétrico, drenando da pilha sua energia se tornando um receptáculo de cargas, podendo ser descarregado para algum meio consumidor, como um aparelho elétrico.
Garrafa de Leyden
Um dos primeiros modelos de Capasitores foi inventado acidentalmente por Pieter van Musschenbroek, em 1746. O Modelo original era composto de uma garrafa de vidro preenchida com água, atravessando a tampa da garrafa havia uma haste metálica, após encostar essa haste em algum meio eletrostático, ela se carregava, acumulando cargas, se então tocada a haste um grande choque elétrico era causado. As paredes, internas e externas do vidro simulavam as placas metálicas, na verdade a água não é necessária.
5) Porque um material que não é ímã se torna magnético?
Na natureza existem alguns metais que são capazes de se comportarem como imãs, são eles: ferromagnéticos, paramagnéticos e diamagnéticos. No caso do eletroímã, o prego de ferro, que é classificado como ferromagnético, se comporta como imã devido a transferência de elétrons de um lado ao outro do prego através da corrente elétrica gerada pela pilha.
A competição foi muito gratificante! Nosso grupo conseguiu uma vaga para a final e, então, decidimos refazer nosso eletroímã para nosso primeiro embate contra o melhor eletroímã da escola, apesar do novo projeto, nós perdemos. Sinceramente, queríamos muito ter vencido essa competição, mas ficamos felizes pelos grupos de nossa sala que conquistarem as três primeiras posições. Agora é hora de relaxar, nos prepararmos para as provas oficias e em seguida começaro segundo projeto do ano!
3) Descreva em 6 passos a construção do eletroímã e seu procedimento de interação com ele.
1> Pegue o prego de 11,5 cm.
2> Pegue o fio de cobre encapado.
3> Enrole o fio de cobre no sentido anti-horário na parte central do prego, até obter 3 camadas de fio enrolado, deixando de 2 cm em cada extremidade do prego.
4> Agora, com o alicate de corte desencape as pontas do fio de cobre.
5> Coloque a luva térmica nas mãos e conecte as pontas do fio uma em cada extremidade da pilha.
6> Abaixe o eletroímã em direção aos clipes, depois é só levantá-los e contar até 10 segundos para validar
