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UNIVERSIDADE PAULISTA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA – NÍVEL BÁSICO ANDRÉ GOMES GOULART RA: C0219G-0 TURMA: EM2R46 JEAN CESAR DA SILVA CRUZ RA: C2959C-0 TURMA: EM2R46 MARCELO DE SOUZA CARVALHO RA: C05GIB-7 TURMA: EM2R46 GUINDASTE HIDRÁULICO ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA ASSIS 2014 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO..................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS......................................................................................................... 5 2.1 OBJETIVO GERAL............................................................................................ 5 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO................................................................................... 5 3. FABRICAÇÃO DO GUINDASTE HIDRÁULICO................................................. 6 3.1 TABELA DE MATERIAIS USADOS................................................................... 6 3.2 PASSO A PASSO DA CONSTRUÇÃO............................................................. 7 4. CALCULOS ESTRUTURAIS............................................................................... 9 4.1 FÓRMULA DA PRESSÃO................................................................................. 9 4.2 FÓRMULA DA ÁREA DE UM CILINDRO.......................................................... 9 4.3 CÁLCULO PRESSÃO E ÁREA DOS CILINDROS............................................ 9 5. CONCLUSÃO...................................................................................................... 11 6. BIBLIOGRAFIA................................................................................................... 12 3 1. INTRODUÇÃO Podemos considerar muitos líquidos como incompressíveis, ou seja, são fluídos que não podem se comprimir, apresentando assim forças reativas às forças de compressão através de variações imperceptíveis no espaçamento entre suas moléculas. A força de compressão mencionada relaciona-se à pressão sofrida pelo líquido que é dada pela fórmula geral p = ΔF / ΔA, onde ”p” é pressão, ΔF é a variação da força aplicada no sistema e ΔA é a superfície de interesse (área). Foi proposto pelo físico e matemático francês Blaise Pascal, em 1652, que ‘a pressão aplicada a um fluído enclausurado é transmitida sem atenuação a cada parte do fluído e também para as paredes do reservatório que a contém’. Sendo assim, se aumentarmos a pressão em um ponto do fluido, a mesma pressão será aplicada em todo e qualquer ponto com a mesma intensidade. Nosso projeto aplicará em si o Princípio de Pascal, o qual se pode observar sua teoria em situações rotineiras, como, por exemplo, um elevador de carros, um sistema hidráulico de um carro ou a simples ação de se abrir e fechar a porta de um ônibus. Para que se entenda melhor o teorema de Pascal, podemos pensar da seguinte forma: “Uma força de intensidade 30N é aplicada perpendicularmente à superfície de um bloco de área 0,3m². Qual é a pressão exercida por esta força?” p = F / A p = 30 / 0,3 p = 100 Pa Logo, a pressão exercida pela força de 30N no bloco é igual a 100 Pa, sendo Pa a unidade de pressão no SI, Pascal, que é o nome adotado para N/m². A prensa hidráulica é uma das principais aplicações do teorema de Pascal. Esta máquina consiste em dois cilindros de raios diferentes, F1 e F2, interligados por 4 um tubo, com um líquido, em seu interior, que sustenta dois êmbolos de áreas diferentes, A1 e A2. Prensa Hidráulica – Teorema de Pascal A pressão transmitida do tubo será a mesma, porém, visto a área de A2 ser muito maior que a área de A1, a força de F2 terá um aumento muito maior que a força aplicada de F1. 5 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL Apresentar de forma simples e interativa como entender o funcionamento de um guindaste hidráulico, utilizando materiais de fácil acesso e baixo custo de aquisição, nos ajudando assim a compreender o Princípio de Pascal. O objetivo deste trabalho é fazer com que os alunos pesquisem e estudem assuntos ainda não abrangidos no decorrer do curso, aguçando assim seu desejo em aprender e demonstrando como a física está presente em nosso dia-a-dia. 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Construir um pequeno protótipo de guindaste mecânico/hidráulico que tenha a capacidade de movimentação na horizontal e vertical, se possível, porém não obrigatório, sustentando um corpo de provas. 6 3. FABRICAÇÃO DO GUINDASTE HIDRÁULICO 3.1 TABELA DE MATERIAIS UTILIZADOS Item Material Quantidade Valor 1 Placa de divisória 370 mm x 460 mm Reaproveitamento 2 Placa de compensado 50 mm x 80 mm Reaproveitamento 3 Tubo PVC 1/2" (Água fria) 600 mm Reaproveitamento 4 Mangueira siliconada 1/8" 400 mm Reaproveitamento 5 Seringa 7 ml 02 unidades R$ 4,40 6 Seringa 5 ml 02 unidades R$ 4,00 7 Motor HD (Base giratória) 01 peça Reaproveitamento 8 Parafuso 1,5 x 2,0 05 unidades Reaproveitamento 9 Filme adesivo preto 0,5 m Reaproveitamento 10 Filme adesivo vermelho 0,2 m Reaproveitamento 11 Tubo de cola quente 01 unidade R$ 0,30 12 Cabo de aço 0,5 mm 250 mm Reaproveitamento 13 Encoder queimado (Objeto a ser içado) 1 peça Reaproveitamento 7 3.2 PASSO A PASSO DA CONTRUÇÃO DO GUINDASTE HIDRÁULICO O primeiro passo foi pesquisar modelos de guindastes hidráulicos e procurar entender melhor a relação entre força e pressão. Levando em consideração os requisitos deste trabalho, os quais se resumem à movimentação vertical e horizontal, pesquisou-se sobre qual seria a melhor maneira de produzir o guindaste hidráulico, visando funcionalidade, boa estética e baixo custo. Com os materiais em mãos, iniciou-se o processo de produção de um protótipo de um guindaste hidráulico. 8 9 4. CÁLCULOS ESTRUTURAIS A pressão mede a razão entre o módulo de uma força F, aplicada perpendicularmente sobre uma superfície e a área A da superfície. 4.1 FÓRMULA DA PRESSÃO P = F / A P = Pressão (Pa) F = Força (N) A = Área (cm²) 4.2 FÓMULA DA ÁREA DE UM CILINDRO A = π . d² / 4 A = Área d = Diâmetro 4.3 CÁLCULOS DE PRESSÃO E ÁREA DOS CILINDROS • Cilindro de 7 ml (Movimentos Verticais) Diâmetro = 33,10 mm = 3,31 cm A = π . d² / 4 A = π . 3,31² / 4 A = 8,60 cm² • Cilindro de 5 ml (Movimentos Horizontais) Diâmetro = 25,9 mm = 2,59 cm A = π . d² / 4 A = π . 2,59² / 4 A = 5,27 cm² Para calcular a pressão e a força exercidas pelos cilindros para movimentar o guindaste hidráulico, usaremos como base uma força de 10 N. 10 • Cilindro de 7 ml (Movimentos Verticais) P = F / A P = 10 / 8,60 P = 1,16 N/cm² F = A . P F = 8,60 . 1,16 F 10 N • Cilindro de 5 ml (Movimentos Horizontais) P = F / A P = 10 / 5,27 P = 1,90 N/cm² F = A . P F = 5,27 . 1,90 F 10 N Pode-se observar que a força transmitida entre as seringas são iguais, pois as mesmas estão ligadas entre si e possuem o mesmo diâmetro. 11 5. CONCLUSÃO O protótipo apresentado baseou-se em pesquisas bibliográficas sobre o Teorema de Pascal, o qual afirmava que o acréscimo de uma determinada pressão exercida em um ponto qualquer num líquido ideal, em equilíbrio, seria transmitido integralmente a todos os pontos deste líquido e às paredesdo recipiente que o contém. Com este trabalho, pode-se entender o que essa teoria transmite e, a partir disso, construir um exemplo prático da mesma. Para os alunos participantes, o protótipo de guindaste mecânico/hidráulico serviu como fonte de novos conhecimentos na física e nos influencia no interesse pela busca de novas teorias. 12 6. BIBLIOGRAFIA SOFISICA.<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrost atica/pressao.php>. Acesso em 15.10.2014 SOFISICA.<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrost atica/teoremadepascal.php>. Acesso em 15.10.2014 WIZARD.<http://user3169.websitewizard.com/files/unprotected/TCC/Trabalh o-TCC-Wesley.pdf>. Acesso em 25.09.2014 UFABC.<http://becn.ufabc.edu.br/guias/energia/resumo/EN_E1_N_03.pdf>. Acesso em 25.09.2014 YOUTUBE.<https://www.youtube.com/watch?v=sft0OzAC8gw>. Acesso em 20.09.2014
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