relatorio do flutuante

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PR
 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
 
Campus Pato Branco 
Engenharia Mecânica – Prof. Joviano Casarin 
 
 
 
 
CONSTRUÇÃO DO FLUTUANTE 
 
Mecânica dos Fluídos 1 
 
 
 
 
Acadêmicos: 
Lenon Costa Dias 
Marcelo Miguel Peluso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pato Branco, Novembro de 2014 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO................................................................................................... 3 
2 DESENVOLVIMENTO...................................................................................... 3 
2.1 OBJETIVO GERAL......................................................................................... 3 
2.2 METODOLOGIA............................................................................................. 4 
2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS........................................................ 4 
2.4 RESULTADOS................................................................................................. 5 
3 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES........................................................... 6 
REFERÊNCIAS...................................................................................................... 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1-INTRODUÇÃO 
 
Este relatório tem como objetivo apresentar e aplicar os princípios da física, 
mecânica geral e mecânica dos fluidos na construção de uma embarcação. Aplicando 
esses conhecimento na construção de um barco com carregamento que flutue na água e 
que seja estável há uma inclinação de no mínimo 10 graus. Também será compreendido 
os conceitos essenciais na elaboração de uma embarcação. 
 
2.DESENVOLVIMENTO 
 
Conhecendo os princípios da física na parte de hidrodinâmica, sabemos quando 
um corpo flutua ou afunda, temos que o barco proposto é uma estrutura flutuante. 
Dentre os vários materiais existentes, escolhemos para compor o barco, o material 
chamado popularmente de isopor, cuja matéria prima é o polietileno, com densidade 
inferior da água, garantindo sua flutuação. Para a embarcação permanecer a mais estável 
possível, vamos conhecer e calcular as seguintes medidas do barco; volume, carga, 
Centro de flutuação, centro de gravidade, Metacentro e Raio Metacêntrico. 
 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
 
Construir uma embarcação afim de transportar a maior quantidade de carga com 
o menor volume ocupado possível. A embarcação deve seguir restrições dimensionais 
máximas propostas (ComprimentoxAlturaxLargura) = 1,0mx0,5mx0,5m. 
O principal objetivo é que a embarcação flutue na água e que seja estável há uma 
inclinação de no mínimo 10 graus. Definir um carregamento para a embarcação, 
 
 
2.2 METODOLOGIA 
 
 
Estudou-se a melhor e mais fácil forma geométrica para a embarcação, e adotou-
se então a forma de retângulo. Inicialmente usamos o desenho técnico e após o auxilio 
do software SOLIDWOKS. 
 
2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
3.1 Matérias utilizados 
• Caixa de isopor (50l); 
• Colar para isopor; 
• Trena e régua ; 
• Tinta guache 
• Serra e estilete . 
 
 
3.2 Descrições do Experimento 
 
Primeiramente escolhemos o material para o barco, o qual após vários cálculos 
envolvendo densidade, volume e custos e facilidade em manuseio e entre outros, foi o 
isopor. Para uma boa otimização do flutuante escolhemos suas medidas e de acordo 
com o carregamento escolhido o qual foi de 30kg de anilhas (peso de academia), 
determinamos sua altura para uma melhor eficiência. Por facilidade nos cálculos 
deixamos sua forma como um paralelepípedo retangular . O experimento foi repedido 
duas vezes afim de verificar a flutuação do barco carregado e vazio. O barco foi pintado 
para uma melhor aparência. 
 
 
Imagem 1 – imagem da embarcação 
 
2.4 RESULTADOS 
Através dos cálculos conseguimos construir uma embarcação com excelente 
estabilidade, foi observado na prática que quando afastado de sua posição de equilíbrio, 
o flutuante tem tendência a voltar a posição inicial. 
A tabela 1 mostra as dimensões da embarcação a qual foi projetada para uma 
melhor estabilidade e eficiência, levando em consideração o carregamento definido: 
 
 
Tabela 1 
 
A tabela 2 mostra os valores obtidos através de fórmulas e os obtidos pelo 
software SOLIDWORS, e sua diferença em porcentagem. 
 
Comprimento 
. (mm) 
Largura (mm) Altura (mm) Espessura 
lateral (mm) 
Espessura da 
base (mm) 
 608 402 228 40,5 34 
 Cálculos SOLIDWOKS Diferença % 
Volume de material(m³) 0,02247 0,02290 1,91 
Densidade do isopor(kg/m³) 20 23 15 
Densidade da carga(kg/m³) 6600 6601 0,0 
Tabela 2 
De acordo com a empresa fabricante do isopor, a densidade do material é 
20kg/m³. O erro percentual da comparação é satisfatório, visto que os cálculos foram 
feitos com equipamentos que não possuem grande precisão. Considerando o material 
perfeito, e fazendo algumas estimativas para pressão, temperatura, atrito, resistência do 
ar entre outras, os cálculos se comportam de grandezas iguais. 
A tabela 3 mostra a relação dos cálculos experimental comparando-o com os do 
software. 
 
Tabela 3 
 
Imagem 2- Localização dos pontos G, B , M, K 
 
Modelos matemáticos: seguem nos modelos matemáticos algumas formulas usadas nos 
cálculos do experimento: 
a) Volume submerso 
Vs = hs .l.w=0,0305m³ 
 
b) Para determinar o calado: H P / L.B. 
Onde comprimento L, largura B, , calado H e peso total P,g o peso específico do líquido 
c) Para determinar a inércia: 
 
 
 
 = 3,29x10^-3 m4 
d) Distância do centro de flutuação ao eixo metacêntrico: 
 BM = Iy (mm) 
 Vs 
 
Massa do barco(kg) 0,500 0,563 12,6 
Massa da carga (kg) 30 30 00 
CG sem carga(mm) 88,8 90,5 1,91 
CG com carga (altura mm) 84,1 85,2 1,3 
Momento de inércia y( m
4
) 3,29x10^-3 4,5x10^-3 0,0 
 Teórico(mm) Experimental(mm) Diferença % 
Calado (H) 125 133 6,4 
BM 107,6 101,2 6 
KB 62,5 66,5 6,4 
KG 84,1 85,2 1,3 
GM 86 82,5 4,1 
e) Raio Metacentrico (mm) 
 GM= KB + BM – KG 
 
3- CONCLUSÃO 
 
A melhor maneira de compreender os conceitos estudados na teoria , é coloca-
lós na prática, desenvolvendo, projetando e comparando os resultados, obtendo uma boa 
aproximação para um trabalho preciso. Nesse relatório conhecemos as principais 
propriedades das embarcações, como a estabilidade, calado, carregamento máximo entre 
outros. Os erros percentuais analisados estão de acordo com o esperado, pois os 
instrumentos de medições não tinham grande precisão, a forma da embarcação não é 
plana, fazendo uma idealização do material. Concluindo que após feito os testes e os 
cálculos a embarcação será estável, pois o raio metacêntrico é positivo. 
 
Referências Bibliográfica 
 
[1]FOX, Robert W.; MCDONALD, Alan T. Introdução à mecânica dos fluidos. 4. ed. Rio de 
Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, c1998. 662 p. ISBN 85-216-1078-5 
[2] G. K. Batchelor “A Indroduction to Fluid Dynamcs” Cambridge University Press, New 
York, NY 1973 
[3] Nasseh Jorge, barcos-construção-manuais- guias, 4ª edição, Barracuda Advanced 
Composites, Rio de Janeiro, Brasil; Setembro de 2011.