Trabalho Projeto unificado IV

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ADRIANO DO CARMO LOPES PEREIRA
ALENICE MONTEIRO MOTA
DANILO VIEIRA DE MELO PEREIRA
ELICELMA FELICIA DA SILVA FERREIRA
JUMAR TIBALDI FERREIRA
MAYK CAIQUE NEVES
MAURIDES GONÇALVES DE AGUIAR
WELLINGTON EZIDIO DOS SANTOS 
 
PROJETO UNIFICADO IV (Pista maluca)
Várzea Grande – MT, 
2017/1
	
ADRIANO DO CARMO LOPES PEREIRA
ALENICE MONTEIRO MOTA
DANILO VIEIRA DE MELO PEREIRA
ELICELMA FELICIA DA SILVA FERREIRA
JUMAR TIBALDI FERREIRA
MAYK CAIQUE NEVES
MAURIDES GONÇALVES DE AGUIAR
WELLINGTON EZIDIO DOS SANTOS 
 
PROJETO UNIFICADO IV (Pista maluca)
Projeto Unificado apresentado ao Centro Universitário – UNIVAG, como requisito parcial de avaliação da disciplina Projeto Unificado IV, sob a orientação e supervisão do Professor Denes Martins de Morais. 
Várzea Grande – MT, 
2017/1.
Introdução
A montanha-russa é um desafio que o homem criou para testar seu poder contra a força da gravidade. E a gente adora. É difícil dizer, com precisão, quais são as maiores e mais radicais do mundo, devido a vários fatores e peculiaridades de cada uma – tem de considerar velocidade, altura, comprimento, força gravitacional, giros, etc.
Montanha-russa é uma atração popular dos parques de diversões modernos. Consiste basicamente em uma estrutura de aço que forme uma pista composta por elevações seguidas de quedas e por vezes inversões (sendo delas a mais conhecida o loopings, inversões de 360° impulsionadas pela velocidade proveniente de uma descida ou lançamento impulsionado. Nem todas as pistas são circuitos completos podendo ter seu início em lançamentos impulsionados por mecanismos ou serem puxados para trás no início e lançados por um percurso que pode terminar em outra estação ou em uma subida de ângulo próximo à 90° e retornarem ao início de costas. Algumas montanhas-russas vão para trás e para frente sobre a mesma pista. Estas são chamadas de shuttles por causa desse movimento.
A primeira montanha-russa foi patenteada em 20 de janeiro de 1885 por La Marcus Adna Thompson. No que pode ser a primeira aplicação profissional de uma montanha-russa, a NASA anunciou que construirá uma para auxiliar o escape de astronautas da almofada de lançamento em uma emergência.
Objetivos
 Objetivo Geral
Conhecer e entender o funcionamento de uma montanha-russa, seus conceitos e aplicações físicas nela aplicada.
Objetivo Específico
História da Montanha-Russa;
Quais os tipos de Montanha-Russa;
Aplicações e conceitos físicos no funcionamento de um Montanha-Russa;
Estudo e conhecimento sobre Energia (Potencial, Cinética).
História da Montanha Russa
A alegria das Montanhas Russas teve início nas Montanhas da Rússia (assim originou-se o nome), entre os séculos XV e XVI. Eram grandes escorregas de gelo construídas através de estruturas de madeira, algumas com até 23 metros de altura, onde os trenós tinham buracos cheios de palha para servirem de assentos. As pessoas escalavam um grande número de degraus até o topo para um rápido, mas agradável passeio para baixo. A experiência era parecida com os grandes ondulados deslizamentos que ainda podem ser achados em alguns Parque de Diversões (Tobogã). A primeira Montanha Russa com a utilização de rodas, foi inventada na Rússia, na cidade de São Petersburgo em 1784. Ao longo dos anos foram aparecendo outras Montanhas Russas, mais ainda com alguns problemas: as rodas frequentemente descarrilhavam e os carrinhos às vezes não conseguiam para no final do percurso. O termo Montanha Russa se originou em Paris. Desde muito cedo as Montanhas Russas já utilizavam trilhos cilíndricos e levavam passageiros, mais os passeios aconteciam em duas partes: os passageiros iam até um topo, e então subiam uma segunda etapa até atingirem uma altura bem maior, para a descida. Os carrinhos eram levados até o topo das subidas por funcionários. Nos Estados Unidos foi mostrado pouco interesse em Montanhas Russas. A primeira Montanha Russa da América foi o trem de retirar carvão das minas da Pensilvânia (EUA) que utilizava a própria força da gravidade para ganhar impulso. Em 1874 os donos do da Mauch Chunk Railway começaram a lucrar com clientes, ao invés de carvão, numa viagem de ida e volta de quase uma hora e meia. A velocidade do trem (carrinho) era de 9,6 Km por hora. Já em 1884 La Marcus Adna Thompson desenvolveu uma Montanha Russa mais moderna, já alcançando mais que 9,6 Km por hora. Em poucos anos, americanos reinventaram o trilho circular e um americano chamado Phillip Hinckle inventou um motor a vapor para mover uma corrente que puxava os carrinhos até novas alturas, e a novas velocidades de descidas. Com os inventores trabalhando para fazer montanhas russas melhores e mais rápidas, alguém teve a ideia de que ia ser divertido virar de cabeça para baixo; E o primeiro loopings foi construído em 1846 em Paris, e foi chamada de estrada de ferro centrífuga. Primeiramente antes de colocar passageiros, esta montanha foi testada com sacos de areia, macacos e outros. Com a crise de 29, os números de visitantes nos parques diminuíram muito, então muitas montanhas russas foram abandonadas e até mesmo demolidas.
Por volta da década de 60 surgiu um homem chamado Walt Disney, que decidiu construir um parque temático na Califórnia (Disneylândia), onde os parques de diversão ressurgiram e, com eles, as montanhas russas, que até hoje vem se modernizando a cada dia.
A montanha-russa “Underfriction” introduziu o uso de dispositivo de rodas extras nos carrinhos, possibilitando movimentos intensos e dinâmicos. Outros fatos importantes relativos ao desenvolvimento da montanha-russa foram a inauguração da montanha-russa Cyclone, em 1927, que marcou o aparecimento do brinquedo em madeira; e o Matterhorn Bobsleds, em 1959, que foi a primeira montanha-russa a usar trilhos de aço tubular.
Como funciona a montanha russa
Como o carrinho não é motorizado, todo o movimento de uma montanha-russa é resultado quase que exclusivo da ação da força da gravidade. Por isso, o trajeto desse emocionante brinquedo sempre tem logo de cara uma enorme descida que dá o impulso inicial para o carrinho percorrer o resto do caminho. "Usando termos físicos, a gente diz que, no alto da montanha, o veículo acumula a chamada energia potencial que, durante a queda, se transforma em energia cinética - ou energia de movimento - pela ação da força gravitacional", diz o físico Antônio de Pádua, consultor de parques de diversões. O detalhe é que uma parte dessa energia é perdida na forma de calor, por causa do atrito com o trilho e com o ar, o que diminui gradativamente a velocidade e a altitude máxima que o carrinho pode atingir. Enquanto ele está a todo vapor, a emoção fica mesmo por conta do desenho do trajeto, cujo objetivo é jogar o passageiro nas situações mais apavorantes possíveis. Mas alguns cuidados básicos devem ser tomados.
Ao passar pelo ponto mais baixo (ponto inicial) sua energia cinética é máxima, sendo esta, agora, transformada em energia potencial. Ao chegar à sua altura máxima (máxima energia potencial) a bola volta a descer aumentando novamente a energia cinética, e assim sucessivamente. De acordo com o princípio de conservação de energia, no retorno a bola não terá uma energia potencial maior que sua energia inicial. Se tivéssemos um sistema ideal (sem interferências externas) o pêndulo oscilaria eternamente.
Na próxima vez em que você passar pela montanha russa, veja esses detalhes: a primeira subida é muito maior (para armazenar energia potencial que compense as perdas pela resistência do ar e atrito com os trilhos) e todas as subidas e descidas são sucessivamente menores que a anterior.
Quais são as diferenças entre as montanhas russas de aço e montanhas russas de madeira 
Uma montanha-russa vende a emoçãode altura e velocidade em que suspende um grupo de pessoas no ar, enquanto ele viaja velocidades de até 70 mph. Montanhas-russas do parque de diversões se enquadram em uma das duas categorias: montanhas-russas de aço ou montanhas-russas de madeira. As diferenças entre os dois tipos de montanhas-Russas vão além dos materiais de que são feitas, porque a experiência de condução é muito diferente entre os dois tipos de Energia.
A energia recolhida por uma montanha-russa, uma vez que acelera sobre suas trilhas podem ser perdidos devido a várias razões. Mesmo que muitas montanhas-russas de aço ir muito mais rápido do que montanhas-russas de madeira, a construção de montanhas-russas de aço pode causar uma maior quantidade de energia perdida. Os pneus de plástico em montanhas-russas de aço e os laços em suas trilhas podem levá-los a perder mais energia do que montanhas-russas de madeira perder em suas trilhas. Independentemente de energia perdida, no entanto, uma montanha-russa de aço geralmente pega mais energia até o final do passeio de montanha-russa de madeira.
Medidas
O aço mais alto montanhas-russas com elevadores individuais convencionais são apenas mais de 300 metros de altura. As mais altas montanhas-russas de madeira com elevadores individuais convencionais são apenas mais do que 200 metros de altura.
A montanha-russa de aço de um comprimento é geralmente mais alto do que uma montanha-russa de madeira do mesmo tamanho porque é mais fácil e mais seguro para construir a estrutura de aço a uma altura maior do que é para construir a estrutura de madeira. Aço de uma determinada largura e comprimento pode suportar mais peso do que a madeira que é do mesmo tamanho.
Equitação Experiência
Montanhas-russas de aço normalmente ir muito mais rápido de montanhas-russas de madeira, e muitas vezes o passeio é muito mais suave em montanhas-russas de aço. A experiência de condução em uma montanha-russa de madeira pode fazer uma pessoa sentir como se estivesse empurrado ao redor muito, principalmente quando andar ao longo de um canto na pista. Montanhas-russas de madeira são geralmente muito mais alto do que montanhas-russas de aço porque as rodas andar de forma mais suave sobre aço do que a madeira. Montanhas-russas de aço podem ter laços em suas trilhas e suspender os passageiros de cabeça para baixo, e montanhas-russas de madeira tipicamente permanecer na posição vertical. 
Popular Rides.
O primeiro passeio para ir mais rápido como 100 mph foi a montanha-russa de aço da Magic Mountain, na Califórnia, conhecido como Superman o escape. A montanha-russa leva cerca de sete segundos para ir de zero a 100 mph. Superman Escape fica 41 andares de altura. A montanha-russa de madeira mais rápido é o Filho da Fera, que chega a 78 mph. A montanha-russa de madeira mais longa é a besta, que tem 7.400 pés de pista. Tanto a besta e o Filho da Fera estão em Kings Island parque de diversões em Ohio.
Tipos de montanhas russas 
 
 Montanha-russa de Madeira
Imagem cedida pela Coaster Central
A Giant Dipper em Santa Cruz Beach Boardwalk, em Santa Cruz, Califórnia: montanha-russa clássica de madeira construída em 1924.
Existem dois tipos básicos de montanhas-russas, caracterizadas principalmente pela estrutura de suas pistas.
As pistas das montanhas-russas de madeira são como estradas de ferro tradicionais. As rodas metálicas do trem rolam sobre um trilho de metal com largura entre 10 e 15 cm. Esses trilhos são presos a pistas de rolamento robustas, feitas de madeira laminada. Na maioria delas, os carros têm rodas com o mesmo perfil flangeado das rodas de um trem (a parte interior das rodas tem uma aba que evita que o carro descarrile). O carro possui outro conjunto de rodas (ou muitas vezes apenas uma barra de segurança) que corre por baixo da pista. Isto impede que os vagões voem pelo ar.
Os trilhos das montanhas-russas de madeira são unidos com dormentes de madeira e vigas diagonais de suporte. A estrutura inteira assenta-se numa intrincada treliça de vigas de madeira ou aço, exatamente como o vigamento que suporta uma casa ou um edíficio. Usando estes elementos, os projetistas podem combinar colinas, voltas e curvas em uma infinita variedade de configurações de trajeto.
Podemos relacionar a energia potencial gravitacional com a altura e energia cinética com velocidade, ou seja, se imaginarmos um objeto em duas alturas diferentes, suas energias potenciais também serão diferentes. A energia potencial gravitacional relaciona-se com a altura, a massa e a aceleração da gravidade através da seguinte expressão: EP= m.g.h (onde m é a massa, g a aceleração gravitacional e h a altura do objeto).
Suponhamos que o carrinho está na altura do solo, este será nosso ponto de referência e possuirá uma energia potencial nula. Agora imaginemos que ele sobe até uma altura de 10m a partir do ponto de referência. Neste caso, existe uma energia potencial que é igual a 10m (altura) multiplicado pela massa do carrinho e pela aceleração gravitacional.
No caso da energia cinética, quanto maior a velocidade de um corpo, maior será sua energia. A expressão abaixo relaciona a massa, a velocidade e a energia cinética de um corpo: EC = m.v2 / 2
Nas imagens a seguir temos dois exemplos: na primeira figura vemos um corpo situado a uma altura h a partir do solo. Neste caso, ele possui uma certa quantidade de energia potencial. Na segunda imagem, vemos a energia potencial sendo transformada em energia cinética ao longo do percurso.
 Existe um sistema simples em que também podemos observar a conservação de energia como acontece na montanha russa. Imagine uma corda com massa desprezível e, em uma de suas extremidades, uma massa (uma bola, por exemplo), a passo que a outra ponta está fixa no teto, conforme mostra a figura a seguir:
 
Deslocando a bola da posição natural de equilíbrio e mantendo a corda esticada, armazenamos energia potencial nela. Quando a esfera é solta, faz um movimento pendular ganhando energia cinética.
Aço x Madeira
 A principal distinção das montanhas russas é se elas são construídas em aço ou madeira. O aço permite criar projetos de looping que a madeira não consegue. No entanto, a madeira tem a vantagem de oferecer acelerações entre as curvas que o aço não consegue. Montanhas-russas de madeira custam menos do que as de aço, mas requer mais manutenção ao longo do tempo, assim, os custos são semelhantes para ambas. 
 A maioria das montanhas-russas se enquadra na categoria de aço ou de montanha-russa de madeira. A comparação dos dois é simples, com montanhas-russas de aço geralmente sair por cima. Introduzido pela primeira vez nos Estados Unidos no início do século 19, montanhas-russas de madeira foram a primeira forma de entretenimento na pista.
Na realidade, o movimento de uma montanha-russa de madeira ainda se assemelha ao movimento de um trem. 
De aço porta-copos, por outro lado, são mais recentes e tendem a se mover para os lados e para cima e para baixo. Estas montanhas são predominantemente feitos de aço e geralmente têm máquinas que estão em duas fileiras de assentos. Coasters de aço são os mais populares e comuns no mundo de hoje. 
Brincando com a gravidade
Aceleração obtida na primeira descida é fundamental para definir o resto do trajeto Energia acumulada.No alto da primeira subida o carrinho acumula a energia que vai precisar para percorrer todo o trajeto do brinquedo. Essa energia se transforma em velocidade conforme ele despenca na descida, provocando aquele famoso friozinho na barriga 
Trânsito controlado
Muitos brinquedos operam com até cinco carrinhos ao mesmo tempo, por isso são usados sensores para controlar o fluxo. "O carrinho não tem freio, mas ele pode ser parado em locais estratégicos por um freio externo, para evitar colisões", diz o administrador Hércules Vergari, supervisor de manutenção de um parque em São Paulo.
Empurrãozinho inicial
 A maneira mais comum de içar o carrinho até o topoda montanha é usando uma corrente rotatória posicionada no meio do trilho, logo no começo do trajeto. Ganchos fixados na parte de baixo do carrinho se prendem na corrente quando o veículo passa sobre ela. Esse é o único momento em que o carrinho recebe algum tipo de propulsão.
Disputa de forças
Num looping, os passageiros ficam literalmente de cabeça para baixo. Nessa hora, é o movimento do carrinho que o mantém nos trilhos, impedindo que ele despenque no chão pela ação das forças centrípeta - que puxa o veículo para o centro - e da gravidade.
Erro de cálculo
A altura do looping é sempre proporcional à grande descida percorrida pelo carrinho antes desse emocionante obstáculo. Quanto maior a ladeira anterior, mais alto pode ser o looping. Se na hora de projetar a montanha-russa os engenheiros não levarem isso em conta, a aceleração do carrinho pode não ser suficiente para vencer as forças centrípetas e da gravidade que agem no obstáculo. Resultado: o veículo despenca.
Parada final
Quando o carrinho se aproxima do fim do trajeto, no mesmo ponto da estação de partida, um sensor detecta a sua chegada e aciona o sistema de freios. Ele funciona com braçadeiras posicionadas nos trilhos e entre as quais passa uma lâmina presa ao fundo do carrinho. Quando as braçadeiras se fecham, elas comprimem a lâmina e brecam o veículo.
Os carros comuns de montanha-russa não são puxados todo o tempo. Normalmente são erguidos através de cabos mecânicos sendo soltos ao topo da primeira “montanha” para adquirirem força. Então a energia potencial se transforma em energia cinética e permite aos carros completarem o percurso, ou parte dele, através desta força adquirida. A energia cinética é novamente transformada em energia potencial enquanto o trem se move novamente para o próximo pico.
Montanhas-russas mais modernas funcionam por lançamento executado por mecanismos (motores de indução lineares, motores de sincronismo lineares, lançamento hidráulico, lançamento comprimido do ar, pneu da movimentação, etc). Algumas montanhas-russas são movidas através de um tipo de locomotiva. Powered coaster é nome dado às montanhas-russas que utilizam motores em cada um dos seus carrinhos para atravessar o percurso.
Maior e mais rápida montanha russa do mundo atinge 150 quilômetros por hora
Inaugurada nos Estados Unidos leva passageiros a 98 metros, equivalente a um prédio de 30 andares, e desce em seguida em um ângulo de 81 graus.
Fúria: 150 quilômetros por hoje e descida de 80 graus.
 Um parque de diversões na Carolina do Sul, nos Estados Unidos, abriu neste sábado, 28, a montanha russa mais alta e mais rápida do mundo, chamada de Fury (Fúria). O brinquedo atinge até 150 quilômetros por hora.
O complexo recreativo Carowinds funciona desde 1973 perto da fronteira com a Carolina do Norte, no sudeste dos Estados Unidos.
 A nova atração tem vagões com capacidade para 32 pessoas e tem trilhos que simulam um voo de uma vespa, durante o trajeto de quase dois quilômetros percorrido em 25 segundos.
Fúria: 150 quilômetros por hoje e descida de 80 graus
Os passageiros sobem a uma altura de 98 metros, equivalente a um prédio de 30 andares, descendo em seguida em um ângulo de 81 graus, após percorrerem uma série de curvas e montanhas com transições de direção muito rápidas e velocidade de até 150 quilômetros por hora.
A nova atração custou US$ 50 milhões e foi desenhada pela fábrica suíça Bolliger e Mabillard (B&M), líder do setor e que já desenhou outras montanhas russas do parque. Ao menos 50 pessoas participaram do desenho do brinquedo, feito com 2,7 mil toneladas de aço em uma obra que durou oito meses. 
Conclusão
O presente trabalho refere-se em como funciona uma Montanha-Russa e seus conceitos físicos nele aplicado. Seus mecanismos, se torna possível ao estudo da física e suas aplicações, já que ela sofre uma aplicação de força apenas no início quando sua energia é potencial e depois não é preciso nenhum tipo de motor. Depois que o carro sofre a primeira aplicação de força, ele se movimenta graças à ação da gravidade e inércia, tornando energia potencial em energia cinética. Quando o vagão está em cima de uma colina, ele acumula uma quantidade de energia potencial, que ao descer se transforma em energia cinética, fazendo o carrinho ganhar velocidade.
Cronograma
	Mês/Etapas
	22 de Março á 15 de Abril
	15 de Abril á 15 de Maio
	15 de Maio á 31 de Maio
	01 de Junho á 15 de Junho
	15 de Junho á 31 de Junho
	03 de Julho á 07 de Julho
	Organização do grupo
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	História da Montanha-Russa
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	Principais tipos de Montanhas-russas
	 
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	A maior Montanha-Russa do mundo
	 
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	Diferença de Montanha-Russa de aço e madeira
	 
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	Aplicação e conceitos físicos de uma Montanha-Russa
	 
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	Cotação para 3° Etapa
	 
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	Entrega da pesquisa bibliográfica 
	 
	 
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	Elaboração da apresentação
	 
	 
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	Apresentação da aula
	 
	 
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	Montagem da Pista Maluca
	 
	 
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	Entrega da 3° etapa
	 
	 
	 
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	Ultimos preparativos para apresentação final 
	 
	 
	 
	 
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	Apresentação final do projeto
	 
	 
	 
	 
	 
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Referências
Parque da ciência, a física da montanha. Disponível em: http://parquedaciencia.blogspot.com.br/2013/09/a-fisica-da-montanha-russa.html. Acesso em Maio de 2017;
Parketrombini, história das montanhas russas. Disponível em: http://www.parktrombini.com.br/interno.php?Conteudo=curiosidades#. Acesso em Março de 2017;
Whatwhyguide, quais os principais tipos de montanhas russas http://pt.whatwhyguide.com/passatempos/quais-sao-os-principais-tipos-de-montanha- russa.php. Acesso em Abril de 2017;
Types travel. Qual a diferença entre montanha russa de aço e madeira.Disponivel em: http://pt.kllvx.com/types-travel/family-vacation/1009006567.html#. Acesso em Maio de 2017;
Economia	estado.a	maior	montanha	russa	do	mundo.Disponível em: http://economia.estadao.com.br/blogs/retratos-da-economia/maior-e-mais-rapida- montanha-russa-do-mundo-atinge-150-quilometros-por-hora/. Acesso em: Abril de 2017