Carro a jato

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ENGENHARIAS MECÂNICA E MECATRÔNICA
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
 CARRO A JATO
APS – CARRO A JATO
SÃO JOSÉ DOS CAMPOS
1º SEMESTRE DE 2025
ENGENHARIAS MECÂNICA E MECATRÔNICA
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
ELAINE EVELIN DUARTE DOS SANTOS – R.A: N968338 – EA5P48
EVERTON JOSÉ GOMES SANTOS - R.A: T509BD8 – EA4P48
GABRIEL RODRIGUES BARBOSA – R.A: G7502F3 – EA5P48
VINÍCIUS SANTOS DE MORAES - R.A: G8005E4 – EA5P48
Trabalho apresentado a Universidade Paulista como requisito parcial para a obtenção da nota da disciplina de Atividade Prática Supervisionada.
Orientador: Professor Frederico Madani
SÃO JOSÉ DOS CAMPOS
1º SEMESTRE DE 2025
ÍNDICE
1.	OBJETIVO	4
2.	INTRODUÇÃO	5
3.	DESENVOLVIMENTO	6
3.1.	PROPULSÃO	6
3.2.	PROPULSÃO A AR	6
3.3.	MOTOR A JATO	6
4.	MATERIAIS E MÉTODOS	8
4.1.	MATERIAIS UTILIZADOS	8
4.2.	MÉTODOS	9
5.	RESULTADOS E DISCUSSÃO	10
6.	CONCLUSÃO	11
7.	REFERÊNCIAS	12
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - RODÍZIO DE GEL	8
FIGURA 2 - CONEXÕES PNEUMÁTICAS 	9
FIGURA 3 - MANGUEIRA PNEUMÁTICA	9
FIGURA 4 - GARRAFAS PET 	9
FIGURA 5 - CHAPA DE PAPELÃO	9
FIGURA 6 - CARRINHO MONTADO	10
FIGURA 7 - CARRINHO APÓS AJUSTES	11
Objetivo
O objetivo deste trabalho é descrever as etapas de concepção, projeto, construção e testes de um carro a jato desenvolvido para uma competição de engenharia, onde o desafio é percorrer uma certa distância no menor tempo possível. Busca-se analisar os principais desafios enfrentados, as soluções técnicas adotadas e os resultados obtidos, com ênfase nos aspectos de propulsão, aerodinâmica e controle do veículo.
Introdução
O avanço da engenharia automotiva impulsiona constantemente o desenvolvimento de soluções inovadoras que aliam alto desempenho, eficiência e segurança. Em competições estudantis, como aquelas promovidas por universidades e instituições de engenharia, equipes são desafiadas a aplicar conhecimentos teóricos na construção de protótipos funcionais. Dentre essas iniciativas, o desenvolvimento de um carro a jato representa um grande desafio, especialmente no que diz respeito à sua propulsão. A utilização de jatos como fonte de força motriz exige conhecimento aprofundado em dinâmica dos gases, termodinâmica e controle, além de uma aplicação prática de princípios da engenharia mecânica e aeronáutica. Este trabalho descreve o processo de desenvolvimento de um sistema de propulsão a jato aplicado a um carro experimental de competição, com foco na eficiência, segurança e desempenho do conjunto.
Desenvolvimento
propulsão	
A propulsão pode ser definida como o ato de gerar movimento em um corpo por meio de uma força aplicada. Esse conceito envolve o impulso necessário para que um objeto se desloque, seja no espaço físico ou, em certos contextos, de forma simbólica. A palavra tem origem no latim, combinando os termos pro (que significa "adiante") e pellere ("impelir" ou "empurrar"), refletindo bem a ideia de movimento gerado por impulso. (EQUIPE EDITORIAL DE CONCEITO.DE, 2015).
Um sistema de propulsão, portanto, é qualquer conjunto mecânico capaz de produzir esse tipo de força, permitindo o deslocamento de um veículo ou equipamento. Existem diversos tipos de propulsão, variando conforme a fonte de energia e o objetivo do sistema. (EDITORIAL DE CONCEITO.DE, 2015).
Entre os exemplos mais simples está a propulsão humana, que depende exclusivamente da força muscular. Ela é encontrada em veículos como bicicletas, skates, canoas e patins. Além de ser uma forma eficiente e de baixo custo para gerar movimento, também oferece benefícios à saúde, por promover a prática de atividade física. (EDITORIAL DE CONCEITO.DE, 2015).
propulsão a ar
O carrinho projetado pela equipe utiliza um sistema de propulsão a ar, que opera com base na Terceira Lei de Newton, segundo a qual toda força exercida sobre um corpo gera uma força de reação de mesma intensidade, mas em sentido oposto. No caso do projeto, o movimento do veículo ocorre graças à liberação controlada de ar comprimido, que gera um empuxo suficiente para impulsionar o carrinho. (Autoria Propria, 2025)
Um exemplo simples e cotidiano desse tipo de propulsão pode ser visto no comportamento de uma bexiga cheia: ao liberar sua extremidade, o ar escapa rapidamente, e o movimento gerado pela saída do ar faz com que a bexiga se desloque na direção oposta. (Autoria Propria, 2025)
motor a jato
O Conceito dos motores a jato é bem semelhante a propulsão a ar mencionado anteriormente, o qual também se baseia na terceira lei de Newton. 
Existem diferentes tipos de motores a jato, entre os quais os mais comuns são o turbojato, o turbofan, o ramjet e o scramjet. O turbojato é o modelo mais simples e tradicional, no qual o ar é comprimido, misturado com combustível, e depois queimado para gerar gases quentes. Esses gases são então expelidos a alta velocidade, gerando o empuxo necessário para o voo (JONES, 2020). Já o turbofan é uma variação que incorpora um ventilador para aumentar a eficiência e reduzir o consumo de combustível, sendo amplamente utilizado em aeronaves comerciais (GARCIA, 2021).
Em contraste, os ramjets e scramjets são motores que operam em velocidades muito mais altas, utilizando o fluxo de ar que entra no motor para comprimi-lo sem a necessidade de um compressor mecânico. Esses motores são especialmente aplicados em aviões supersônicos e foguetes (SMITH, 2019).
Os motores a jato oferecem vantagens notáveis em termos de potência e velocidade, o que os torna indispensáveis na aviação comercial e militar. No entanto, o desenvolvimento e operação de motores a jato envolvem desafios significativos relacionados à eficiência de combustível, controle de emissões e custos de manutenção. A inovação contínua na tecnologia de materiais e aerodinâmica tem permitido melhorias nas características de desempenho desses motores, com destaque para o aumento da eficiência energética e a redução do impacto ambiental (MILLER, 2022).
conservação de massas
O estudo do escoamento de fluidos é fundamental para diversas áreas da engenharia, da física e da tecnologia. Entre os princípios que regem esse comportamento, destaca-se a equação da continuidade, que expressa matematicamente a conservação da massa em sistemas de fluxo. Esse conceito estabelece que, para um fluido incompressível e em regime permanente, a vazão volumétrica deve permanecer constante ao longo de uma linha de corrente, independentemente da variação da área da seção transversal. Em outras palavras, se a área por onde o fluido escoa diminui, a velocidade do escoamento aumenta, e vice-versa. (HIBBELER, 2016)
Esse fenômeno pode ser observado em diversas aplicações práticas, como no funcionamento de tubos de Venturi, sistemas hidráulicos, projetos de engenharia mecânica e, no contexto deste trabalho, na propulsão de um carrinho pneumático. A aplicação correta desse princípio é essencial para a eficiência de dispositivos que dependem do controle de vazão e velocidade do ar ou de líquidos. (PRITCHARD, 2014)
Compreender e aplicar a equação da continuidade permite não apenas otimizar o desempenho de sistemas baseados em escoamento, mas também fundamentar decisões técnicas baseadas em leis físicas consolidadas. Este trabalho busca discutir o princípio da equação da continuidade, suas implicações práticas e como seu entendimento contribuiu para a melhoria do projeto desenvolvido. (CIMBALA, 2018)
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS UTILIZADOS
Figura 1 - Rodízio de Gel
Figura 2 - Conexões Pneumáticas
Figura 3 - Mangueira Pneumática
Figura 4 - Garrafas PET
Figura 5 - Chapa de Papelão
Métodos
O desenvolvimento do projeto teve início com a confecção da base do carrinho. Para isso, o grupo optou pela utilização de uma chapa de papelão, escolhida por sua leveza e fácil manuseio. A chapa foi recortada de acordo com o formato e as dimensões previamente estabelecidas pelas diretrizes da faculdade.
Em seguida, foram fixados três rodízios de gel na estrutura: dois posicionados na parte traseira e um na partefrontal, proporcionando a mobilidade necessária ao protótipo. A fixação foi realizada com parafusos, garantindo firmeza e estabilidade à base.
Após a montagem estrutural, a equipe deu início à parte pneumática do projeto. Foram utilizados engates rápidos, que foram fixados nas tampas de garrafas PET por meio de fita veda rosca e fita isolante, assegurando a vedação adequada do sistema. As conexões entre os componentes pneumáticos foram feitas com mangueiras de 10 mm de diâmetro, conectando as garrafas à válvula de alimentação do sistema, a qual seria utilizada para alimentar o sistema com ar comprimido e liberar quando fosse realizar sua ação na competição.
Por fim, as garrafas foram fixadas à base do carrinho utilizando fita adesiva, finalizando a montagem do protótipo de forma funcional e alinhada às especificações do projeto.
Figura 6 - Carrinho montado
resultados e discussão
Durante os testes iniciais, foi observado que, mesmo com a aplicação de uma pressão de 4 bar no sistema pneumático, o carrinho apresentava uma movimentação extremamente limitada. A primeira hipótese levantada pelo grupo foi de que o peso excessivo do carrinho estaria comprometendo seu desempenho. Diante disso, procedeu-se com a remoção de parte significativa da massa do protótipo. No entanto, essa alteração resultou em uma melhora mínima, insuficiente para atender aos objetivos propostos.
A partir da análise de projetos de outros grupos e com base em orientações fornecidas pelos professores, foi levantada uma nova hipótese: a baixa performance poderia estar relacionada ao diâmetro elevado das mangueiras utilizadas, de 10 mm, que constituíam a saída de ar. De acordo com o princípio da conservação de massa, representado pela equação A1⋅V1=A2⋅V2​, onde “A” é a área da seção transversal e “V” é a velocidade do fluido, uma área de saída muito grande tende a resultar em menor velocidade de escoamento do ar, prejudicando a propulsão do carrinho.
Com base nessa análise, optou-se por substituir as mangueiras por outras de menor diâmetro e implementar uma redução na saída de ar. Essa modificação teve como efeito o aumento da velocidade do fluxo de ar, o que se traduziu em uma melhora significativa no desempenho do carrinho durante os testes subsequentes. O protótipo passou a atingir distâncias consideravelmente maiores, validando a correção implementada no sistema pneumático.
Figura 7 - Carrinho após ajustes
CONCLUSÃO 
O desenvolvimento deste projeto permitiu ao grupo aplicar, na prática, conceitos fundamentais de mecânica e pneumática, além de promover o trabalho em equipe e a resolução de problemas. A construção do carrinho envolveu diversas etapas, desde a escolha dos materiais até a realização de testes e ajustes técnicos, com foco na otimização do desempenho.
Durante a fase de testes, identificamos que a performance inicial insatisfatória não estava relacionada apenas à massa do carrinho, mas principalmente ao dimensionamento inadequado da saída de ar. A análise crítica, aliada ao suporte dos professores e à observação de outros projetos, permitiu diagnosticar corretamente a causa do problema e aplicar soluções baseadas em princípios físicos, como a equação da continuidade.
A substituição das mangueiras por componentes de menor diâmetro e a redução da área de saída de ar resultaram em um aumento significativo na velocidade do carrinho, comprovando a eficácia das alterações realizadas. O projeto, portanto, cumpriu seus objetivos pedagógicos ao proporcionar uma experiência prática de engenharia, desde a concepção até a validação funcional do protótipo.
REFERÊNCIAS 
CONCEITO.DE. Propulsão: o que é, conceito e definição. Conceito.de, 13 set. 2015. Atualizado em 27 abr. 2022. Disponível em: https://conceito.de/propulsao. Acesso em: 27 abr. 2025.
GARCIA, M. Motores a jato: turbofan e suas aplicações. Rio de Janeiro: Editora Técnica, 2021.
JONES, D. Fundamentos dos motores a jato e sua evolução. 2. ed. São Paulo: Editora Aeroespacial, 2020.
MILLER, R. Inovações nos motores a jato e o futuro da aviação. Curitiba: Editora de Engenharia, 2022.
ROSE, E. O princípio de funcionamento dos motores a jato. 3. ed. Belo Horizonte: Editora Científica, 2018.
SMITH, P. Tecnologia dos motores de alta velocidade: ramjets e scramjets. Londres: Airforce Publications, 2019. 
ALMEIDA, J. P. Física: Mecânica e Termodinâmica. São Paulo: Editora Atlas, 2019.
SILVA, M. R. Introdução à Física Moderna. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2018. HIBBELER, R. C. Mecânica dos Fluidos. 1. ed. São Paulo: Pearson, 2016.
 FOX, R. W.; MCDONALD, A. T.; PRITCHARD, P. J. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2018.
HELERBROCK, Rafael. "Impulso"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/impulso.htm. Acesso em 07 de maio de 2025.
EQUIPE EDITORIAL DE CONCEITO.DE. Propulsão: o que é, conceito e definição. Conceito.de, 13 set. 2015. Atualizado em 27 abr. 2022. Disponível em: https://conceito.de/propulsao. Acesso em: 7 maio 2025.
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