manual_canhão de mola

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UNIP – Universidade Paulista 
 
Engenharia Ciclo Básico 
 
 
 
 
 
 
Orientações 
 
 “Atividades Práticas 
Supervisionadas” 
 
 
1
º
/2
º
 Semestres 
 
2018/2 
 
 
APS – 1º/2º SEMESTRES – ENGENHARIA CICLO BÁSICO 
 
“CONSTRUÇÃO DE UM CANHÃO DE MOLA” 
 
1 – Objetivo 
 
Consiste em projetar e construir um canhão de mola que seja capaz de lançar 
uma esfera de vidro (bola de gude). No dia da apresentação serão realizados 
três lançamentos distintos, cada um projeção deverá utilizar uma inclinação 
(ângulos) distinta das anteriores, este será considerado como sucesso, se o 
projétil atingir o alvo, que estará distante da base do canhão em 5 metros e o 
diâmetro do alvo será de 65 centimetros. 
 
2 - FORMAÇÃO DE GRUPOS 
 
Os grupos deverão ser formados por no máximo 10 (dez) alunos. Um 
integrante (líder) de cada grupo ficará responsável pela formação do grupo no 
site e postagem do trabalho. 
3- Base teórica 
3.1 Lançamento de projéteis (lançamento oblíquo) 
O lançamento de projéteis é estudado no ramo da física chamado mecânica. 
Este tipo de estudo ou situação é muito usual em técnicas de guerra, em 
técnicas de lançamento de cargas por aviões (exemplo: missões humanitárias 
que desejam entregar mantimentos). 
Neste tipo de movimento, admitimos que o objeto pode ser considerado como 
uma partícula pois suas dimensões são muito menores do que as distâncias 
percorridas. 
Através dos conceitos cinemáticos do movimento, entendemos que a partícula 
que se move em lançamento oblíquo descreve dois movimentos indepedentes. 
Um vertical, no qual está sujeita a aceleração da gravidade e outro horizontal 
no qual a aceleração é nula, ou seja a velocidade é constante. A figura 1, 
mostra a composição vetorial da velocidade inicial V0. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Composição vetorial da velocidade inicial V0 
0 0x 0y
ˆ ˆV i V jV  
 
As componentes V0x e V0y podem ser calculadas se conhecermos o ângulo (ϴ) 
de inclinação entre V0 e o semi-eixo X positivo: 
0x 0V = V .cos θ
 
0y 0V = V .sen θ
 
Durante o movimento bidimensional, o vetor posição e a velocidade de 
lançamento do projétil mudam continuamente, mas o vetor aceleração é 
constante e sempre dirigido verticalmente para baixo. O projétil não possui 
aceleração horizontal. 
 
Figura 2 – Trajetória do projétil da origem uma distância R. 
3.2 - Movimento horizontal 
Como não existe aceleração na direção horizontal, a componente horizontal Vx 
da velocidade de um projétil permanece inalterada e igual ao seu valor inicial 
V0x durante toda a trajetória. Ou seja, o movimento em x é uniforme (MU). Em 
qualquer instante t, o deslocamento horizontal do projétil em relação à posição 
inicial, Sx – S0x, é dado por: 
x 0x 0xS S V .t 
 
Como 
0x 0V = V .cos θ
, temos: 
x 0x 0S = S + V cos θ.t
 
3.3 - Movimento vertical 
O movimento vertical é um movimento uniformemente variado (MUV). A 
partícula descreve uma situação de queda livre. O mais importante é que a 
aceleração atuante é a da gravidade que é constante (aproximadamente 
9,81m/s2). Utilizando as equações da cinemática aplicadas ao MUV, 
substituindo a aceleração (a) pela aceleração da gravidade (g), temos a 
equação da posição em y em função do tempo: 
2
y oy oy
1
S S V .t g.t
2
  
 
2
y oy 0
1
S S (V .sen θ).t g.t
2
  
 
Na equação da velocidade em função do tempo, temos: 
y 0y
y 0
V V g.t
V V .sen θ g.t
 
 
 
Aplicando a equação auxiliar do MUV conhecida como equação de Torricelli, 
temos: 
2 2
y 0y y
2 2
y 0 y
V = V - 2g.ΔS
V = (V .sen θ) - 2g.ΔS
 
Notar o sinal negativo na aceleração da gravidade, devido à orientação que 
aponta para baixo. 
3.4 – Equação da trajetória 
A trajetória de deslocamento da partícula pode ser determinar pela dedução 
das equações da cinemática, em que fica determinada por: 
2
x
y 0 x 2
0 0
g.S
S = (tanθ ).S -
2(V .cosθ )
 
3.5 – Alcance horizontal (R) 
Por dedução nas equações da cinemática, podemos determinar que a distância 
de alcance (R) é dada pela equação a seguir: 
2
0
0
V
R = .sen 2θ
g
 
4 - Sugestões para a construção do protótipo 
 
O canhão poderá ser construído de forma bem simples, sobre uma base de 
madeira. O tubo do canhão pode ser construído com tubo de PVC e deverá 
contar com dispositivo que permita a mudança de ângulo do mesmo. Para 
aumentar ou diminuir a compressão da mola que lançará a esfera, podem ser 
feitos furos transversais (quantos forem necessários) de forma que nestes será 
colocado um prego que manterá a compressão da mola. O lançamento da 
esfera se dará pela simples retirada do prego que libera a energia potencial 
elástica armazenada na mola. A figura 3 mostra um esquema geral da 
montagem do canhão. 
 
 
Figura 3 – Esquema geral da montagem do canhão de mola. 
 
 
5 - NORMAS DE CONSTRUÇÃO 
 
Na construção do canhão de mola deverão ser considerados os seguintes 
itens: 
 
- Inclinação máxima: 45° 
- Comprimento máximo do tubo de alojamento do projetil: 0,30 m 
- Altura máxima da base de sustentação do tubo de projetil: 0,30 m 
- Base em formato de quadrilátero ou circular 
- Estrutura (material de livre escolha), não serão aceitos materiais pré-
fabricados ou partes de brinquedos. 
 
6- CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO 
 
A nota atribuída ao projeto do canhão de mola será baseada nos parâmetros 
apresentados na tabela 1 a seguir: 
 
Tabela 1 – Valores gerais para acumulação de pontos da avaliação 
Parâmetro Pontuação (pt) 
Parte escrita Até 5,0 
Estética Até 1,0 
Norma de construção 1,0 
Primeiro disparo (acerto no alvo) 1,0 
Segundo disparo 1,0 
Terceiro disparo 1,0 
Observações 
1ª Não serão permitidos o uso de kits de montar pré-fabricados na 
construção do protótipo; 
 
ATENÇÃO: caso o protótipo não atenda as normas de construção será 
atribuído zero em todos os critérios de avaliação. 
 
Durante a apresentação, os professores avaliadores escolherão integrantes do 
grupo para serem avaliados oralmente sobre a elaboração e construção do 
projeto. 
 
7 – APRESENTAÇÃO 
 
A apresentação do trabalho será feita por, no mínimo, 5 integrantes do grupo, 
nas dependências da UNIP, na data estabelecida, de acordo com escala de 
apresentação a ser publicada no site da engenharia pela coordenação. 
 
8 – Trabalho escrito 
 
a) Capa contendo os nomes, RA e turma dos integrantes; 
b) Introdução, objetivos e metodologia acadêmica: mínimo de 1 página e 
máximo de 2. 
c) Revisão Bibliográfica. 
Ao realizar as pesquisas bibliográficas para elaborar a revisão bibliográfica 
sobre o tema o grupo poderá utilizar apenas artigos científicos, dissertações de 
mestrado, teses de doutorado e livros relativos ao tema. Observação: não 
serão aceitas referências fora dos padrões citados anteriormente. O grupo 
deverá utilizar como referência ao menos dois livros! Este trecho do trabalho 
deverá contar com no mínimo de 2 páginas e máximo de 4. 
 
d) Desenvolvimento do projeto: Nessa etapa deverá ser escrito de forma 
clara os passos da montagem do projeto com fotos das etapas de construção. 
Este trecho do trabalho deverá contar com no mínimo de 2 páginas e máximo 
de 6 páginas. Observação: Não serão considerados os espaços destinados 
para fotos. 
e) Resultados (formulação dos cálculos utilizados na confecção do protótipo), 
fotos do dia da apresentação, narrativa sobre o teste. 
f) Conclusão: mínimo de 1 página e máximo de 2. 
g) Ao elaborar a conclusão o grupo deverá comparar os resultados obtidos no 
dia da apresentação com os cálculospropostos no projeto. Casos sejam 
dispares, o grupo deverá realizar o diagnóstico deste. 
h) Bibliografia. 
i) Anexos: 
i. Desenho do canhão de mola, Desenhos dos componentes em três 
vistas; 
ii. Cronograma de elaboração do projeto; 
iii. Planilha contendo todos os materiais utilizados e os custos do projeto; 
iv. Termo de compromisso sobre o plágio. 
 
IMPORTANTE: Cópias totais ou parciais de conteúdos da internet ou de livros, 
sem que ocorra a citação do autor, acarretará na reprovação de todo o grupo, 
9 – POSTAGEM DO TRABALHO 
O trabalho escrito deverá ser postado no site: 
http://trabalhosacademicos.unip.br/entrega (a data limite será publicada no 
site da engenharia pela coordenação). 
 
10 - SEGURANÇA 
Todos os alunos envolvidos na construção dos carros deverão utilizar os 
equipamentos de segurança necessários. 
 
BIBLIOGRAFIA 
- Tipler, Paul. Física - Volume 1, 6ª Ed. (LTC, Rio de Janeiro, 2009). 
- Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentos de Física 1 - 
Mecânica, 8ª Ed. (LTC, Rio de Janeiro, 2009). 
- Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W.; Freedman, Roger A.; Young, Hugh D. 
Física I - Mecânica, 12ª Ed. (Pearson Addison-Wesley, São Paulo, 2008). 
- Nussenzveig, Hersh M. Curso de Física Básica 1 - Mecânica 4ª Ed. (Edgard 
Blücher, São Paulo, 2002). 
 
Roteiro de correção da parte teórica da APS 
Itens a ser avaliados Chec
klist 
Intervalo de 
pontuação 
Pontuação 
atribuída 
Título (reflete o conteúdo)? 
 As palavras são apropriadas? 
 
0 – 0,5 
 
Introdução 
 Informa claramente sobre o problema a ser investigado e desenvolvido; 
 Apresenta a justificativa do projeto. 
 
0 – 1,0 
 
 
 
Objetivos: 
 Os objetivos propostos estão claramente explicitados? 
 Estão enunciados de forma observável e mensurável? 
 Coerência entre objetivo (s) e o conteúdo do trabalho. 
 
0 – 1,0 
 
 
 
 
Fundamentação teórica: 
 Apresenta embasamento teórico; 
 Possui raciocínio lógico-científico; 
 O trabalho possui uma sequência e organização; 
 Ocorre a apresentação e discussão de resultados; 
 O tema foi abordado com a profundidade adequada. 
 Apresentação dos cálculos de dimensionamento do protótipo? 
 
0 – 1,0 
 
 
 
 
 
 
 0 – 1,0 
Material e Métodos: 
 Os procedimentos utilizados estão claramente descritos? 
 O capítulo de Material e Métodos descreve com riqueza de detalhes que 
permitam que o protótipo possa ser reproduzido? 
 
0 – 1,0 
 
 
 
 
Conclusão 0 – 1,0 
Cronograma de atividades 0 – 0,25 
Planilha orçamentária 0 – 0,25 
Desenho 
Técnico 
Desenho do conjunto 
0 – 1,0 
 
Desenhos dos componentes em três vistas 
Normas 
ABNT 
Uso da Norma 14274 – para a capa 
0 – 0,50 
 
Uso da Norma 15287 – para a página de rosto 
Uso da Norma 6023 – para referências bibliográficas 
Uso da Norma 10520 – para as citações 
Formataçã
o 
Foi utilizada fonte 12 em todo o trabalho? 
0 – 0,75 
 
O espaçamento entrelinhas está 1,5? Alinhamento justificado? 
As margens estão corretas com 3cm 
Redação 
Adequação de linguagem (culta; formal; impessoal) 
0 – 0,75 
 
Ausência de erros ortográficos e de concordância? 
Ausência de erros de digitação? 
 ATENÇÃO 
 
Total de pontos 
Ocorrendo o plágio será atribuída somente a 
nota obtida na parte prática da APS! 
 
Peso do trabalho 
escrito 
Total x 0,5 
 
Nota prática 
 Nota Final