Relatorio Daniel Mouse Car corrigido final

Prévia do material em texto

UNIESI – CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ITAPIRA 
 
 
 
 
 
 
Vivian Cruz Motta RA: 31010005371 
Carina Lopes da Silva RA: 31010003904 
Marcos Roberto da Silveira RA: 31010004908 
Gabriel Bologna Hara RA: 31010004722 
Wyllian Santos de Oliveira RA: 31010002254 
 
 
 
 
 
 
OTIMIZAÇÃO DE MOUSE-TRAP CAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ITAPIRA 
2018 
 
 
 
1 
 
 
 
 
Vivian Cruz Motta RA: 31010005371 
Carina Lopes da Silva RA: 31010003904 
Marcos Roberto da Silveira RA: 31010004908 
Gabriel Bologna Hara RA: 31010004722 
Wyllian Santos de Oliveira RA: 31010002254 
 
 
 
 
 
 
OTIMIZAÇÃO DE MOUSE-TRAP CAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado para a 
disciplina de Dinâmica dos Sólidos – 
4º Semestre de Engenharia Civil, para 
complemento de nota semestral. 
Apresentado ao UNIESI 
 
Orientador: Prof. Daniel Oliveira 
 
 
 
ITAPIRA 
2018 
2 
 
 
 
Vivian Cruz Motta RA: 31010005371 
Carina Lopes da Silva RA: 31010003904 
Marcos Roberto da Silveira RA: 31010004908 
Gabriel Bologna Hara RA: 31010004722 
Wyllian Santos de Oliveira RA: 31010002254 
 
 
 
 
 
 
OTIMIZAÇÃO DE MOUSE-TRAP CAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado para a 
disciplina de Dinâmica dos Sólidos – 
4º Semestre de Engenharia Civil, para 
complemento de nota semestral. 
 Apresentado ao UNIESI 
 
 
 
 
Aprovado em: 
BANCA EXAMINADORA 
___________________________/__/__ 
Prof. Me Daniel Oliveira 
Centro Universitário de Itapira 
2 
 
 
 
RESUMO 
 
Neste trabalho apresenta-se a parte teórica e planos utilizados para a 
montagem de um Mousetrap car ou, carro de ratoeira, que foi inventado por James 
Henry Atkinson na Inglaterra em 1897 e vem sendo usado por alunos de diversas 
escola e países para o aprendizado e entendimento de algumas grandezas. 
Movido pela energia potencial elástica contida na mola helicoidal de torção e 
transformada em energia cinética, o projeto consiste em desenvolver métodos 
eficazes de transformação de energia utilizando inicialmente as molas de uma 
ratoeira como propulsor. 
Serão analisadas as forças existentes, tais como, energia cinética, energia 
elástica, energia mecânica e força de atrito, neste projeto e a aplicação das soluções 
para que o projeto tenha o melhor desempenho possível. 
 
Palavras-chave: Energia cinética, Energia potencial, Transformação de 
energia, Corrida de ratoeira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
ABSTRACT 
 
This paper presents the theoretical part and plans used to assemble a 
Mousetrap car or mousetrap car, which was invented by James Henry Atkinson in 
England in 1897 and has been used by students from various schools and countries 
for learning and understanding of some greatnesses. 
Moved by the elastic potential energy contained in the torsion helical spring and 
transformed into kinetic energy, the project consists of developing effective methods 
of energy transformation by initially using the springs of a mousetrap as a propeller. 
Existing forces, such as kinetic energy, elastic energy, mechanical energy and 
frictional force, will be analyzed in this project and the application of the solutions so 
that the project has the best possible performance. 
 
Keywords: Kinetic energy, Potential energy, Energy transformation. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
SUMÁRIO 
1.INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 5 
1.1.Objetivo .............................................................................................................. 6 
1.2.Descrição do trabalho ........................................................................................ 6 
2.CONCEITOS BÁSICOS............................................................................................7 
2.1. Teoria das grandezas envolvidas no Mousetrap car ...................................... 7 
2.2. Aplicação dos conceitos para melhor desempenho do Mousetrap car ........... 9 
3.MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................. 12 
4.RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................... 15 
4.1. Protótipo final............................................................................................... 15 
4.2. Gráficos de desempenho.................................................................................17 
4.3.Projeto finalizado..................................................................................................18 
5. CONCLUSÃO .................................................................................................... 19 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
O Mousetrap Car, ou carrinho de ratoeira, foi inventado por James Henry 
Atkinson na Inglaterra em 1897 e desde então vem sendo usado por escolas, 
universidades de muitos países. Existem hoje em dia duas modalidades: Distância 
Máxima Percorrida e Menor Tempo de Percurso. Para o trabalho que será realizado, 
será utilizado a modalidade de distância máxima percorrida. 
O projeto consiste em construir um carrinho que com a ajuda da mola de uma 
ratoeira irá tencionar um cabo conectado a um eixo sobre rodas e pela energia 
potencial elástica da mola o sistema transformará essa energia elástica em energia 
cinética. Para melhor compreendimento dessa transformação de energia, pensamos 
primeiramente em um sistema ideal, ou seja, sem perdas no decorrer do processo. 
Com o carrinho em repouso, ao armar a ratoeira, estaremos aumentando a 
energia elástica de zero, para um valor maior, pois, estaremos torcendo a mola que 
existe na ratoeira. Ao desarmar a ratoeira toda a energia elástica se transformará em 
movimento, energia cinética. 
Com o auxílio de um fio como conexão, fixar uma de suas extremidades em 
uma das hastes da mola helicoidal, enquanto a outra extremidade do fio será fixado 
ao eixo traseiro do carro. Ao enrolar o fio no eixo, ocorrera a deformação da mola, 
ou seja, um aumento do potencial elástico que por sua vez irá gerar uma força de 
tração no fio. 
Esse projeto tem como finalidade elaborar processos eficazes de transformação 
de energia potencial em cinética. Serão aplicados os conhecimentos para a 
construção de um carrinho utilizando uma ratoeira, onde seu movimento se dará 
apenas pela propulsão da ratoeira. A eficiência do veículo será muito importante pois 
vencerá o veículo que alcançar a distância maior. 
 
 
 
6 
 
 
 
1.1. Objetivo 
Foi desenvolvido um equipamento de baixo custo e com utilidade de expor na 
prática alguns conceitos físicos com seu uso. 
O carrinho de ratoeira é movido pela ratoeira, utilizando apenas a força do 
barbante que estará amarrado em sua haste. 
A otimização visa que cada grupo terá 3 tentativas, o carrinho não deve sair 
da pista que terá 1,5 m e o vencedor será o carrinho que obtiver a maior distância 
percorrida, considerando a variação em distância percorrida e estabilidade de tal 
forma que sua trajetória seja retilínea. 
 
1.2. Descrição do trabalho 
O trabalho é composto de 5 etapas separadas em capítulos.A partir do capítulo 2, será apresentado os conceitos básicos e breves 
observações que deverão ser consideradas no momento de montar o projeto. 
O capítulo 3, está voltado para a apresentação dos materiais que serão 
utilizados na confecção do projeto, contendo fotos dos experimentos e a definição 
dos materiais, os cálculos usados para definição e calibragem do carrinho e como 
será realizado o projeto final. 
O capítulo 4, a apresentação dos resultados, questionamentos levantados no 
decorrer do trabalho e as definições para os questionamentos que surgiram. 
Finalizando, o capítulo 5 está dedicado para conclusão, fotos do projeto final e 
observações gerais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
2. CONCEITOS BÁSICOS 
Neste capítulo estão explicados os conceitos básicos que serão usados para 
os cálculos de calibragem do projeto, assim, como também, a relação dos tipos de 
materiais que poderão ser utilizados na sua confecção e a explicação do que se 
tratam as grandezas que estão envolvidas no desempenho do carrinho. 
O projeto expõe a relação da massa com a aceleração e a força aplicada sobre 
um corpo de acordo com as leis da Newton (Halliday; Fundamentos de Fisica Vol.1; 
2002). 
De acordo com a terceira lei de Newton que diz “(...) dois corpos interagem 
quando empurram ou puxam um ao outro, ou seja quando cada um exerce uma 
força sobre o outro.(...)” (Halliday, 2002 pag.107) 
Partindo deste princípio, tem-se um sistema formado por uma mola helicoidal 
de torção, como fonte de energia. Um fio como conexão do sistema e um eixo sobre 
rodas que transformara a energia elástica em energia cinética. Por tanto em um 
sistema como este temos basicamente as seguintes grandezas físicas: Força 
Elástica, Energia Potencial Elástica, Força de Tração, Energia Cinética, Força Peso 
e as grandezas relacionadas ao Movimento. 
De acordo com Halliday (2002), Força é uma interação entre dois ou mais 
corpos. O conceito de força é algo intuitivo, mas para compreende-lo, pode basear 
em efeitos causado por ela, como: 
Aceleração: faz com que o corpo altere a sua velocidade, quando uma força é 
aplicada. 
Deformação: faz com que o corpo mude seu formato, quando sofre a ação de 
uma força. 
Força resultante: É a força que produz o mesmo efeito que todas as outras 
aplicadas a um corpo qualquer. Por tanto a força resultante será igual a soma 
vetorial de todas as forças aplicadas. 
 
2.1. Teoria das grandezas envolvidas no Mousetrap car 
Baseando-se nas três leis de Newton, segundo Halliday (2002) Vol.1 
podemos dizer que para o projeto é inevitável conhecer e entender esses conceitos. 
Como a primeira lei de Newton, que diz que um corpo em repouso tende a 
permanecer em repouso e um corpo em movimento tende a permanecer em 
8 
 
 
 
movimento. Ou seja, um corpo só altera seu estado de inércia se alguém ou alguma 
coisa aplicar nele uma força resultante diferente de zero. Já a segunda Lei de 
Newton, também conhecida como o Princípio Fundamental da Dinâmica, diz que a 
força resultante de um sistema é o produto da aceleração de um corpo pela sua 
massa, ou seja: 
(Equação 1) 
F=m*a 
sendo: 
F: Força resultante (N), 
m: Massa (Kg), 
a: Aceleração (m/s²) 
E por fim a terceira lei de Newton, também conhecida como o princípio da 
ação e ração, que diz que para toda força aplicada, há uma outra força com módulo 
e direção iguais, e sentidos opostos. A força de ação, esta é chamada força de 
reação, ou seja, as forças atuam sempre em pares, para toda força de ação existe 
uma força de reação. 
Para o presente projeto que consiste basicamente em uma mola de torção 
conectada a um fio que ao ser enrolado a um eixo sobre rodas, irá gerar uma força 
de tração no fio, que por sua vez causara a rotação do eixo sobre rodas, por tanto 
podemos concluir que para um sistema como este existem as seguintes grandezas 
físicas: Uma Força Elástica que irá gerar uma Força de Tração em um fio que por 
sua vez funcionara como uma fonte de Energia potencial elástica que se 
transformara em Energia Cinética, ou seja, o sistema irá gerar um Trabalho, por 
tanto haverá um deslocamento, consequentemente velocidade e aceleração. Abaixo 
temos algumas dessas grandezas físicas do sistema do projeto Mousetrap Car. 
De acordo com o site Só Física (Informação, 2008), a força elástica funciona da 
seguinte forma: uma mola presa em uma das extremidades a um suporte, e em 
estado de repouso (sem ação de nenhuma força) quando aplicamos uma força F na 
outra extremidade, a mola tende a deformar (esticar ou comprimir, dependendo do 
sentido da fora aplicada). Porem um detalhe em relação a mola que usaremos no 
projeto, ela se trata de uma mola de helicoidal de torção. Molas como esta 
apresentam um formato como a maioria, helicoidal porem apresentam hastes em 
suas extremidades. As hastes podem ter conformação diversa, dependendo da 
9 
 
 
 
montagem a que foi projetada. São molas que tem a função de torcer e atender a 
uma determinada carga. (molas, Unicamp Apostila sobre). 
Segundo Halliday, 2002 Vol.1, ao estudar as deformações de molas e as forças 
aplicadas, Robert Hooke (1635-1703), verificou que a deformação da mola aumenta 
proporcionalmente à força. Daí estabeleceu-se a seguinte lei, chamada Lei de 
Hooke: 
(Equação 2) 
Fel = K*x 
sendo: 
F: Intensidade da força aplicada (N), 
K: Constante elástica da mola (N/m), 
X: Deformação da mola (m) 
Ainda, segundo Halliday, (2002) Vol.1, a força de tração surge quando uma 
corda é presa a um corpo e esticada, ao esticar a corda, será aplicada uma força T 
no corpo e orientada ao longo da corda. Essa força é chamada de Força de Tração 
pois a corda esta sendo tensionada (puxada). A tensão da corda é o modulo da 
força de tração exercida sobre o corpo. Por exemplo, se a força exercida pela corda 
ao corpo tem modulo x, a tensão da corda será igual a x. 
Com relação a força de atrito, Halliday 2002 Vol.1, diz que quando empurramos 
ou tentamos empurrar um corpo sobre uma superfície, a interação dos átomos da 
superfície faz com que haja uma resistência ao movimento. A resistência é 
considerada como uma única força F, que recebe o nome Atrito. Esta força é 
paralela a superfície e aponta no sentido oposto ao do movimento. Deve-se levar em 
conta que o material a ser utilizado para sua confecção é leve para que o projeto 
consiga se movimentar, caso contrário, o torque não conseguirá mover o carrinho. 
 
2.2. Aplicação dos conceitos para melhor desempenho do Mousetrap car 
A estabilidade do carrinho é o ponto crucial para o sucesso. Alguns fatores 
como peso, atrito do eixo e usar uma forma alongada melhoram a mecânica do 
projeto. Uma roda mais larga quer dizer que o carro percorre um percurso maior em 
cada giro do eixo, conforme o apresentado no estudo de Ricardo Feitosa, 2010 
sobre Definição de estabilidade dinâmica. 
10 
 
 
 
 O tamanho do barbante a ser utilizado também interfere no percurso, por este 
motivo a barra deve ser alongada para que a alavanca execute uma distância maior 
do que a haste original da ratoeira. Aumentando o comprimento da linha, conserva- 
se energia, o carro move-se mais devagar, porém, por um período mais longo por 
usar a energia gerada de forma mais eficiente. 
Devido à variedade de materiais diferentes usados no projeto, conforme 
explicado pelo Instituto Nacional de Tecnologia por meio de encarte, deve-se 
considerar a energia limitada da mola e com isso, superar o atrito e usar a tração de 
forma eficaz. A segunda Lei de Newton menciona que a força é igual a 
massa multiplicada pela aceleração. Com isso temos a seguinte fórmula: 
Algunsmateriais possuem resistência e pouco peso, por sua resistência 
suporta as conexões para os eixos e servirá como corpo base para ligação de todos 
os itens do carrinho. 
Conforme observado, o atrito ocorre quando os dois corpos permanecem 
imóveis, ou seja, quando não há deslizamento, gerando uma maior força, segundo 
Halliday. 
Para calcular a força do atrito, utiliza-se a seguinte equação: 
(Equação 3) 
Fate = μe. N 
Sendo 
μe= coeficiente do atrito, 
N= força normal. 
A força de atrito nada mais é que a força contrária ao movimento de um corpo 
e considera-se alguns fatores para achar o desejável, como a rugosidade ou 
aspereza da superfície. Com isso, quanto maior a força normal, maior a força de 
atrito. Temos 2 tipos de atritos diferentes: 
Coeficiente de atrito dinâmico ou cinético: a partir do momento que o corpo se 
desloca. 
Coeficiente de atrito estático: quando o corpo está em iminência do movimento. A 
força de atrito estático é maior que a força de atrito dinâmico. 
Por essa razão serão usadas rodas maiores pois para uma mesma velocidade 
do eixo será imprimida uma velocidade menor na roda o que resulta em menor 
velocidade do centro de massa e por fim menor velocidade do carrinho, aumentando 
o atrito em relação ao chão. 
11 
 
 
 
Com base em todo o conteúdo estudado, foram definidos alguns pontos a 
serem seguidos para a construção do protótipo. 
Será usado uma polia onde o barbante será enrolado e servir como um eixo. 
O barbante irá passar pelas polias adaptadas com ganchos, imitando uma carioca, 
com isso ocorrerá o ganho de torque. A haste de 37 cm será o alongamento da 
ratoeira e também somará ao torque. Nas rodas serão colocados rolamentos que 
irão permitir o giro sem nenhum atrito desnecessário, onde os CDs irão absorver o 
impacto do solo, assim fazendo com que o carrinho ande uma distância maior. Para 
adicionar atrito do solo com as rodas, o material deve ser leve e poroso para que o 
solo onde o carrinho vai andar crie a quantidade necessária. Como, no caso, será 
um solo de cimento, lixa ou cola quente anexados nas partes exteriores dos cds 
ajudaram no atrito para o desempenho do carrinho. Isopor é um material bem leve e 
facilita a locomoção do carrinho, com isso será usado em algumas partes para servir 
de base onde as peças serão agregadas. 
 
Tabela 1 – Explicação dos materiais compatíveis com o projeto 
Qtdd RELAÇÃO DE MATERIAIS POSSÍVEIS 
02 placas Isopor Leve e suporta perfeitamente os eixos que serão 
fixados na placa. Servirá como chassi da ratoeira. 
02 unid CD Material leve e fino que proporciona fácil 
adaptação e aceita junção de outros materiais. 
04 unid Rolamento Ajuda na leveza do giro aumentando o troque. 
01 unid Lixa Para criar o atrito necessário com o chão de 
concreto. 
01 bastão Cola quente Para criar o atrito necessário com o chão de 
concreto. 
1 metro Barbante ou fio de 
nylon 
Quanto menor a massa do fio, ajuda no peso final 
do projeto. 
1 dúzia Pregos, parafusos Serão usados para a sustentação do projeto. 
01 peça Haste Para ajudar no aumento do torque. Será fixada 
na haste da ratoeira para agregar o tamanho. 
02 peças Polia Para ajudar o fio a desempenhar melhor no 
momento que colocar o carrinho para andar. 
 Outros materiais estão sendo estudados e possivelmente serão 
agregados a esta tabela. 
12 
 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
Nesta etapa encontram-se os materiais escolhidos para a confecção do 
carrinho, de acordo com o que o grupo concordou ser o melhor para alcançar o 
resultado proposto pela pesquisa. 
Para a decisão sobre as dimensões do carro, rodas, tamanhos e massas, 
foram realizados diversos testes para que o protótipo conseguisse realizar o 
necessário para participar da competição e as variáveis que melhor se encaixam 
foram as apresentadas abaixo. 
Tabela 2 – Dimensão de alguns materiais escolhidos 
Descrição Peso (gramas) 
Isopor 0,50 
LP 180,0 
CD 0,20 
Rolamentos 0,03 
Fio (barbante) Desconsiderável 
Régua de plástico 0,04 
POLIA 0,035 
 
Para o protótipo inicial foram consideradas observações feitas conforme o 
estudo sobre o que é o mousetrap e a escolha dos materiais adequados, com isso, 
alguns pontos ficaram como bases a serem equilibradas. 
 
a) Materiais b) Materiais 
Imagens 1: fotos dos materiais para confecção do carrinho 
No caso do eixo que transmite o torque através do fio, para que ele 
continuasse a ser leve mas com um comprimento maior, utilizamos de uma haste de 
madeira de pouca massa, rígido o suficiente para não ter o perigo de quebrar e de 
peso que não atrapalha no desempenho do carrinho. 
13 
 
 
 
Por meio de testes, chegamos ao resultado de que seria necessário pelo 
menos uma quantia aproximada de 13 a 16 voltas da roda para alcançar a distância 
pretendida, seria necessário por volta de 40 cm de fio acrescido de alguns 
centímetros a mais considerando suas amarrações e perdas. 
No caso das rodas, LPs nas rodas traseiras e cds nas rodas dianteiras foram 
utilizados considerando que o fio seria envolvido no eixo traseiro e se necessário no 
momento de ajustes, esse eixo poderá ser modificado. 
O tamanho do centro da ratoeira até o eixo dianteiro foi dimensionado em torno 
de 10cm para não ter riscos de contato entre as partes e as rodas dianteiras. 
Para os coeficientes de atrito, com base em consultas de algumas informações 
na internet, estimado os números de: 
0,15 para atrito estático do solo de cimento com as rodas, desconsiderando o 
material das rodas, 0,09 para atrito estático dos rolamentos e 0,07 para atrito 
cinético em todos os pontos do carrinho. 
Quanto mais leve o protótipo, menor a força necessária que ele irá precisa 
para se locomover. Contudo, para este projeto, foi usado isopor. Por ser um material 
leve e de boa resistência, deixou o carrinho leve e estável, não apresentando 
nenhuma deformação e suportando a junção de todas as partes como eixos e 
ratoeira. A dimensão do isopor usado deixou o carrinho leve o suficiente para utilizar 
pouca energia para se colocar em movimento e não interferiu no desempenho final 
do trajeto, nem na velocidade nem na distância e suportou perfeitamente os esforços 
de tração e torque. 
A haste utilizada para aumentar o torque da ratoeira está diretamente ligada 
ao tamanho do fio utilizado. Para uma haste maior, a quantidade de fio aumenta e 
assim o tanto de ciclos que a roda fará também. Com isso, o caminho percorrido é 
maior. A haste de madeira utilizada e leve e resistente e tem como finalidade 
distribuir o esforço para os lados da ratoeira. 
 
Imagem 2: foto da haste de madeira 
14 
 
 
 
Os eixos usados são finos e resistentes o suficiente para aguentar o esforço 
necessário e para que ficassem mais leves no movimento, foram utilizados 
rolamentos mínimos para poupar energia e assim facilitar o movimento do carrinho. 
Para a otimização das rodas, foi observado que quanto maior do diâmetro da 
roda traseira, maior a distância percorrida. No caso do LP com 35cm de diâmetro, a 
distância percorrida para cada ciclo da roda será de aproximadamente 1mt. Para 
melhor aderência ao solo, foi aplicado uma camada fina de silicone em torno dos 
LPs. 
As rodas dianteiras confeccionadas de cds, não influenciarão no desempenho das 
rodas traseiras, sendo usadas apenas para o movimento do protótipo, a estabilidade 
e ajudar o carrinho a se mover em linha reta. 
 
a) rolamento b) eixo dianteiro c) eixo traseiro 
 
d) polias e) LP de vinile) silicone transparente 
Imagens de 3: Fotos da confecção dos eixos e rodas 
 
Como o protótipo usa uma velocidade muito baixa, a resistência do ar nesse 
caso e desprezada, pois, não interfere no seu desempenho e com isso não é 
necessário estudar a parte aerodinâmica da peça, podendo ser usado a forma 
básica, que no caso foi uma placa retangular de isopor. 
A distribuição de peso de todos os itens necessários para o funcionamento do 
carrinho se mostrou com um resultado de maior rendimento, estabilidade e direção. 
Com as massas equilibradas no projeto, o carrinho se mostrou mais alinhado e com 
menor chance de sair de sua rota. 
15 
 
 
 
Como o atrito foi minimizado com o uso de rolamentos nas rodas do carrinho, 
o trajeto foi mais retilíneo e constante, pois, os componentes mecânicos exigiram 
menor força para realizar o movimento. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
No capítulo a seguir serão apresentados os resultados obtidos com o estudo 
e coleta de dados realizado na etapa de materiais e métodos. 
4.1. Protótipo final 
 
a) perspectiva lateral superior b) vista lateral esquerda 
 
c) perspectiva frontal superior 
Imagens 4: fotos do protótipo para testes pronto 
 
Dimensões finais do trabalho: 
Massa: 0,650 Kg Peso: 6,376 N Comprimento: 0,8705 M 
 
Tabela 3 – Resumo dos cálculos efetuados 
 Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 
Distância 10 M 10 M 10 M 10 M 10 M 
Massa 0,650 Kg 0,650 Kg 0,650 Kg 0,650 Kg 0,650 Kg 
Tempo 16,27 S 16,94 S 17,13 S 17,05 S 16,87 S 
V.M. 0,614 m/s 0,590 m/s 0,583 m/s' 0,586 m/s 0,592 m/s 
EC 0,122 J 0,113 J 0,110 J 0,111 J 0,114 J 
Potência 0,007498 W 0,006670 W 0,006421 W 0,006510 W 0,006757 W 
16 
 
 
 
Sendo que para os resultados acima: a velocidade média usou-se: 
(Equação 4) 
Vm = S/t; 
sendo: 
Vm = velocidade média (M/s), 
S = distância (M), 
T = tempo (s). 
 
Energia Cinética usou-se: 
(Equação 5) 
Ec = m.V²/2; 
sendo: 
 Ec = energia cinética 
M = Massa (Kg) 
V² = velocidade 
 
Potência usou-se: 
(Equação 6) 
Pot = Ec/t. 
sendo: 
Pot = potência 
Ec = energia cinética 
T = tempo 
 
Descrição 
Placa de isopor Polia pequena de 14mm 
Cd Polia grande de 44,7mm 
LP Parafusos 
Regua de plástico Cola tipo silicone 
Haste de madeira Cola tipo super forte 
Rolamentos Materiais de carpintaria 
Eixo Ferramentas de carpintaria 
Fio extensível Tinta e figuras para acabamento 
Tabela 4:Relação dos materiais usados para a confecção do protótipo: 
17 
 
 
 
Foram satisfatórios os resultados obtidos com o protótipo, pois, a distância 
percorrida alcançou uma marca de 10 metros mesmo antes das calibragens finais, 
calculado aproximadamente uma velocidade máxima de 0,59 m/s. 
O tempo executado do trajeto foi de 0,17” segundos com uma aceleração 
positiva e velocidade constante. 
4.2. Gráficos de desempenho 
Seguem alguns gráficos gerados através dos cálculos feitos com base nos 
testes para calibragem do carrinho. 
 
 
Figura 1: Gráfico de Tempo x Velocidade 
 
 
Figura 2: Gráfico de Massa x Tempo 
1 2 3 4 5
Tempo 16,27 16,94 17,13 17,05 16,87
V.M. 0,614 0,59 0,583 0,586 0,592
16,27
16,94
17,13
17,05
16,870,614
0,59
0,583
0,586
0,592
0,56
0,57
0,58
0,59
0,6
0,61
0,62
15,8
16
16,2
16,4
16,6
16,8
17
17,2
V
E
L
O
C
ID
A
D
E
T
E
M
P
O
Tempo x Velocidade
Tempo V.M.
1 2 3 4 5
Massa 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
Tempo 16,27 16,94 17,13 17,05 16,87
0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
16,27
16,94
17,13
17,05
16,87
15,8
16
16,2
16,4
16,6
16,8
17
17,2
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
T
E
M
P
O
M
A
S
S
A
Massa x Tempo
Massa Tempo
18 
 
 
 
 
Figura 3: Gráfico de Velocidade x Potência 
 
 
Figura 4: Gráfico de Distância x Tempo 
4.3. Projeto finalizado 
 
a) medida entre eixos b) medida final do carrinho 
Imagem 5: Fotos do carrinho pintado e finalizado 
1 2 3 4 5
V.M. 0,614 0,59 0,583 0,586 0,592
Potência 0,007498 0,00667 0,006421 0,00651 0,006757
0,614
0,59
0,583
0,586
0,592
0,007498
0,00667
0,006421
0,00651
0,006757
0,0058
0,006
0,0062
0,0064
0,0066
0,0068
0,007
0,0072
0,0074
0,0076
0,565
0,57
0,575
0,58
0,585
0,59
0,595
0,6
0,605
0,61
0,615
0,62
P
O
T
Ê
N
C
IA
V
E
L
O
C
ID
A
D
E
Velocidade x Potência
V.M. Potência
10 10 10 10 10
Distância 10
Tempo 16,27 16,94 17,13 17,05 16,87
10
16,27
16,94
17,13 17,05
16,87
15,8
16
16,2
16,4
16,6
16,8
17
17,2
0
2
4
6
8
10
12
T
E
M
P
O
D
IS
T
Â
N
C
IA
Distância x Tempo
Distância Tempo
19 
 
 
 
 Com a conclusão do carrinho e os alinhamentos finais, o carrinho 
desempenhou uma distância maior do que nos testes. A cola do tipo silicone que foi 
atribuída as rodas traseiras, ajudaram muito no desempenho sem deixar que os LPs 
escorregassem no piso. 
Um segundo ponto importante, após alguns testes, foi descoberto que se o fio 
extensível ficar em tamanho bem maior do que o preciso, o carrinho continua em 
movimento sem que a estrutura do projeto interrompa. 
 
5. CONCLUSÃO 
Apesar o projeto parecer simples, muitas coisas foram observadas como 
fundamentais para o desempenho necessário do carrinho. 
Como já mencionado, algumas coisas agregadas no momento de calibragem 
do carrinho fizeram com que o desempenho fosse melhor do que nos testes Alguns 
exemplos são, a cola de tipo silicone nas rodas traseiras para que o carrinho não 
escorregasse, o tamanho do fio usado que ficou bem maior do que o necessário 
para que o carrinho não travasse e continuasse por inercia seu movimento e a 
lubrificação dos eixos para que nada enroscasse e diminuísse o desempenho. 
Concluísse que o trabalho foi finalizado com êxito e explorado todos os 
conhecimentos, pois, cada membro do grupo colaborou com ideias e soluções para 
o projeto. Tudo que foi observado com relação as forças envolvidas e os cálculos 
foram realizados com sucesso apesar de algumas partes complexas. 
A matéria foi aplicada de forma divertida e que inspirou a curiosidade pelo 
assunto e como funciona cada tipo de força envolvida. 
Após a confecção do protótipo e a calibragem para o projeto final, o trabalho 
alcançou o esperado e está pronto para suprir as exigências da competição final. 
 
 
 
 
20 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
APOSTILA DE MOLAS. Disponível em: 
<HTTPS://www.fem.unicamp.br/~lafer/es690/arquivos/Apostilas%20Molas%201.pdf> 
Acessado em 02 de Setembro de 2018. 
BRASIL ESCOLA. Disponível em: < https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-
forca-tracao.htm> Acessado em 23 de Agosto de 2018. 
CALCULO DE MOTORES. Disponível em: < 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/176-automacao/automacao-
industrial/3479-mec133> Acessado em 23 de Agosto de 2018. 
Definição de Estabilidade Dinâmica. Disponível em: 
<ricardofeitosaaguia.blogspot.com/2010/05/definicao-de-estabilidade-dinamica.html> 
Acessado em 23 de Agosto de 2018. 
HALLIDAY, David. RESNICK, Robert. Walker Jearl. Fundamentos de física 1. 
Trad de José Paulo, Soares de Azevedo. 7ª Ed. Rio de Janeiro; LTC Editora;2002. 
HIBBELER, R.C.. Estática: Mecânica para Engenharia. 10ª
 
Edição. Rio de 
Janeiro: Editora Prentice Hall, 2005. 
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA. Disponível em: < 
http://www.engbrasil.eng.br/ipa/aula25.pdf> Acessado em 23 de Agosto de 2018. 
MECÂNICA. Disponível em: < 
http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/corpos_rigidos/rotacoes/>Acessado em 23 de 
Agosto de 2018. 
PORTIFOLIO: MASSA, FORÇA E TORQUE. Disponível em: 
<ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM117/Cap-5-Rotacao-torque-potencia.ppt> Acessado 
em 23 de Agosto de 2018. 
SÓ FÍSICA. Disponível em: 
<https://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/sistemas.php> 
Acessado em 23 de Agosto de 2018.