ATPS FISICA II COMPLETA.

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ATPS – Física II
ETAPA 01
LEIS DE NEWTON.
Passo 01.
PESQUISA SOBRE ELEVADORES PARA EDIFÍCIOS RESIDENCIAIS.
Com as moradias ficando cada vez mais verticais, o elevador é o principal meio de acesso aos moradores de edifícios residenciais, pois facilita e melhora o conforto dos moradores.
Para edifícios residenciais os elevadores recomendados são: hidráulicos e elétricos.
Os elevadores hidráulicos eram bastante usados, pois dispensava a casa de maquinas nos telhados dos edifícios, aumentando a capacidade do projeto, além de um sistema de segurança que na falta de energia descia até o primeiro andar e abria as portas para evitar que os usuários ficassem presos. Sua utilidade hoje em dia fica nos projetos com elevadores panorâmicos.
Porém, atualmente com o avanço da tecnologia, melhorou os elevadores elétricos, que o fez ser mais versátil, economizando fluidos e energia, além de se tornar um meio mais rápido e diminuir o barulho em seu trajeto. Outra característica marcante dos elevadores elétricos é a inexistência da casa de máquinas em sua instalação.
	
Passo 02.
FUNCIONAMENTO DE UM ELEVADOR PARA TRANSPORTE DE PESSOAS.
O funcionamento de um elevador para transporte de pessoas é obtido através de diversos fatores, como sua estrutura, que contem os mecanismos como a cabina(carro), contrapeso, maquinario, cabos de aço, freio de segurança, dentre outros que estão presentes nas diversas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que são de suma importância; de maneira que suas características não impeçam o acesso das pessoas, incluindo pessoas com deficiência. 
Para o funcionamento seguro de um elevador existe uma relação matemática entre a força utilizável no cabo de aço e o ângulo em que se encontra o material a ser erguido.
É necessário que o conjunto da cabina e o contrapeso estejam nos trilhos prontos para deslize e suspensos por cabos de aços, podendo através destes e de outros, começar o movimento de subida e descida, garantindo assim uma velocidade ao elevador. Não se esquecendo do freio normal e do freio de segurança que é um dispositivo fixado na armação do carro, destinado a pará-lo.
É necessário que haja sempre manutenção preventiva dos equipamentos, garantindo assim o funcionamento perfeito do elevador, evitando a degradação do mesmo.
			
	
	
	
	
	
			
			
	
Passo 03.
NORMAS E TÉCNICAS VIGENTES SOBRE ELEVADORES DE PASSAGEIROS.
Instalação obrigatória em edifícios com mais de oito ou mais pavimentos, ou altura equivalente alcançando toda sua extensão. Deve ser instalado a partir de execução da laje do 5º pavimento ou altura equivalente.
Não podem ser transportados cargas e passageiros simultaneamente. Quando o mesmo for único, deve ser instalado a partir do pavimento térreo. (Obs: elevador tracionado a cabo) Quando ocorrer o transporte de carga no elevador, o comando deve ser do lado externo.
O transporte de passageiros terá prioridade sobre o de carga ou materiais.
O elevador deve ter iluminação e ventilação natural ou artificial, indicação de capacidade em número de passageiros e peso total.
Deverá estar sinalizado em seu interior a identificação “É permitido o uso do elevador para transporte de material desde que NÃO realizado simultaneamente com pessoas”.
CÁLCULO DE TRÁFEGO.
	É um sistema de cálculo que prevê a quantidade de elevadores e a área das caixas previstas durante o projeto, se serão satisfatórias ao transporte vertical adequado ao fluxo de pessoas. Onde é definido suas especificações básicas e sua quantidade. A norma NBR5665, da ABNT que regulamenta e estabelece condições mínimas para o processo de instalação. Alguns municípios exigem a apresentação de cálculo de tráfego, para a aprovação do projeto do edifício. Posteriormente os mesmos podem ser exigidos para a expedição de alvarás.	Para efetuar o cálculo, devem ser considerados as seguintes variáveis:
	População do prédio.
	Número de Paradas dos elevadores.
	Percurso dos elevadores.
	Tipos de portas dos elevadores.
	Capacidade das cabinas.
	Velocidade dos elevadores.
	Quantidade dos elevadores.
Passo 04.
DIAGRAMA DE FORÇAS.
Representar as forças que atuam no elevador, nomeando-as e as indicando em um diagrama de corpo livre (diagrama de forças).
Uma curiosidade é que se o elevador descer com uma aceleração igual à gravidade (simplesmente cair sob a ação da gravidade), a sua força normal é nulo (FN = 0), sendo assim, a pessoa flutuaria dentro do elevador. Este mesmo efeito é utilizado em aviões em queda livre para treinamento de pilotos e astronautas, simulando a falta de gravidade.
ETAPA 02
FORÇA E MOVIMENTO.
Passo 01.
REPRESENTAÇÃO ALGÉBRICA DAS FORÇAS SEGUNDO A LEI DE NEWTON.
O início de seu movimento a partir do repouso. MRUA
FR= mT x a mT = mE + mP - mC
T-P= mT x a
O seu movimento com velocidade constante. MRU
FR = 0
T = P
Como FR for igual a nula, a intensidade de T é igual a de P, tanto na subida quanto como na descida.
A sua parada. MRUA
FR= mT x a 
P- T = mT x a 
Legenda:
FR Força Resultante
mT Massa Total
mE Massa Elevador
mP Massa Pessoas
mC Massa Contra Peso
T Tração
P Peso
a Aceleração
Passo 02.
CLASSIFICAÇÃO DOS TRES ESTAGIOS DO ELEVADOR EM MRU E MRUA.
O inicio de seu movimento a partir do repouso: Movimento retilíneo uniformemente acelerado.
O seu movimento com velocidade constante: Movimento retilíneo uniforme.
A sua parada: Movimento retilíneo uniformemente acelerado (desacelera).
Os tempos de: inicio da aceleração, o movimento constante e a parada do elevador, depende do modelo do elevador, fabricante, distância a ser percorrida, entre outros.
Passo 03.
CLASSIFICAÇÃO DE CADA ESTÁGIO DAS FORÇAS EM RELAÇÃO A ACELERAÇÃO DAS RESPECTIVAS MASSAS.
F= mE x a
F= mP x a
F= mC x a
Legenda:
F Força
a Aceleração
mE Massa Elevador
mP Massa Pessoas
mC Massa Contra Peso
Passo 04.
DESCRIÇÃO DO RESUMO DA ETAPA 2.
Através das informações pesquisadas anteriormente podemos fazer uma análise abrangente sobre as forças atuantes no processo de elevação, descida e repouso do elevador. Levando em consideração a variação das massas; das pessoas, do elevador e do contra peso. E a aceleração do elevador. Gerando a resultante das forças.
ETAPA 03
ENERGIA CINÉTICA E TRABALHO.
Passo 01.
FLUXO DE PESSOAS, MASSA DE PESSOAS E MASSA DO ELEVADOR.
Fluxo e pessoas:
Composição: 1 edifício, 5 andares, 4 apartamentos por andar, 2 dormitórios por apartamento.
Relação: 4 pessoas por 2 dormitórios.
População Total: P/ apartamento; 8 pessoas no máximo.
 P/ andar; 32 pessoas no máximo.
 P/ 5 andares OU Edifício; 160 pessoas no Total máximo.
Porcentagem mínima a ser transportado em 5 minutos: 10%: 16 pessoas.
Massa de pessoas:
 Combinação usual mais econômica entre capacidade e velocidade.
Velocidade do elevador em questão. 1,0 m/s.
Capacidade máxima de 8 pessoas e mínima de 6 pessoas.
Massa considerada por quantidade de pessoas de 75 kg/pessoa.
8 pessoas 600 kg(máximo permitido no caso e o considerado).
6 pessoas 450 kg.
Massa do elevador:
Considerar 750kg
mE = F/a
Passo 02.
MASSA DO CONTRA PESO.
Um elevador só consegue subir e descer porque fica ligado a um contrapeso por meio de um sistema de polias e engrenagens. Para que essa operação seja possível, o contrapeso deve ter pelo menos 40% do peso da cabine e da capacidade máxima do elevador (se um elevador cheio pesar 1.000 kg, por exemplo, o contrapeso terá 400 kg). O resto da força que movimenta a cabine é o motor quem faz.
mC = mE + mP x 40%
mC = 750kg + 600kg x40%
mC = 540kg 
Legenda:
mE Massa Elevador
mC Massa Contra Peso
mP Massa Pessoas
Passo 03.
CALCULAR O TRABALHO.
Trabalho do respouso para movimento uniforme. Wo para MRU.
(Considerando o elevador vazio)
WR = K2 – K1
WR = 	mE x v2 /2 – 0
WR = 750x (1)2 /2 
FR x d = 750 /2
FR x 1 = 375N
FR = 375N
Trabalho uniforme para o trabalho de repouso. MRU para Wo.
WR = K2 – K1
FR x d = 	0 – mE x v2 /2
FR x 1 = -750 x (1)2 /2 
FR = -750 /2
FR = -375N
Legenda:
WR Trabalho Resultante
mE Massa Elevador
v2 Velocidade ao quadrado
FR Força Resultante
d Deslocamento
Passo 04.
CALCULAR O TRABALHO TOTAL.
Do piso térreo até o último andar.
(Considerando o elevador vazio)
W = F x d x cos 0 y = 5 andares x 3,60m = 18
Wg = P x y
Wg = mE x g x y
Wg = 750 x 9,8 x 18
Wg = 132300J
Legenda:
W Trabalho
mE Massa Elevador
g Gravidade
y altura deslocada
ETAPA 04
ENERGIA POTENCIAL E CONSERVAÇÃO DE ENERGIA.
Passo 01.
ESTIMAR O TEMPO TOTAL.
Do piso térreo até o último andar.
Tt = S/v
Tt = 18/1
Tt = 18s
Legenda:
Tt Tempo total
S Percurso
v Velocidade
Passo 02.
ESTIMAR A POTENCIA.
Calcular a potencia que deve ter o motor para tracionar o elevador do térreo ao último andar.
Pot = W/d
Pot = 132300/18
Pot = 7350W
Pot = 7,35 x (10)3W
Passo 03.
CÁLCULO DE TRAFEGO.
Um edifício residencial
5 andares
Cada andar tem 4 apartamentos
Cada apartamento tem 2 dormitórios
Cada apartamento tem 49,5 m2
Um elevador com velocidade de 1,0 m/s
Distancia de piso a piso de 3,60m
Máxima de 4 pessoas para cada 2 dormitórios
	1 apartamento = 8 pessoas
	1 andar = 32 pessoas
	5 andares/ edifício = 160 pessoas
Transporte mínimo em 5 minutos
	Para apartamentos, mínimo de 10% da população do edifício: 16 pessoas
Combinações mais econômicas e usuais entre capacidade e velocidade.
	Velocidade do elevador 1,0m/s
	Capacidade máxima 8 pessoas
Capacidade mínima 6 pessoas
Área útil da cabine em função da quantidade de pessoas (75kg por pessoa)
	6 pessoas 450kg área mínima 1,17 área máxima 1,3m2
	8 pessoas 600kg área mínima 1,45 área máxima 1,6m2
Tempos adotados
	Aceleração ou Retardamento
	Velocidade 1,0 m/s - Tempo por parada 3,0s
	Abertura e Fechamento das portas
	Abertura central 3,9s
	Entrada e saída de passageiros
	Porta menor que 1,10m – Tempo por passageiro 2,4s
Tempos Totais Calculados
	(T1) Percurso Total
Tt = S/v
Tt = 18/1
Tt = 18s
	(T2) Aceleração e retardamento
(5 x 3,00 : 2) = 7,5 quantidade de paradas x tempo por parada / 2.
	(T3) Abertura e fechamento de portas
(5 x 3,9) = 19,5 quantidade de paradas x tempo de abertura e fechamento das portas
(T4) Entrada e saída de passageiros 
(8 x 2,40) = 19,20
 Soma parcial 
(T1+ T2+ T3+ T4): 64,2
Adicional 0,1 
(T3+ T4): 3,87
 T - Tempo total de viagem:
 68,07 Soma T1, T2 ,T3 ,T4 e adicional.
Ct- Capacidade de Transporte (pass)
 (300 x 8 : 68,07) = 35,25 5 minutos x quantidade de passageiros dividido pelo tempo total da viagem.
 CT- Capacidade de Tráfego (pass.): 
37,5
 I - Intervalo de tráfego: 
 (68,07 : 2) = 34,035
POTENCIA DO ELEVADOR
W = F x d x cos 0 y = 5 andares x 3,60m = 18
Wg = P x y
Wg = mE x g x y
Wg = 750 x 9,8 x 18
Wg = 132300J
Pot = W/d
Pot = 132300/18
Pot = 7350W
Pot = 7,35 x (10)3W
Passo 04.
PROJETO. 
MODELO DE CÁLCULO DE TRAFEGO
Local: Rua Ambrósio nº60 Taubate
Proprietário: Anhanguera
Autor do projeto: A.KROL
Destinação de uso: Apartamentos
POPULAÇÃO:
1 - Composição: 1 edifício, 5 andares, 4 aptos p/ andar, 2 dorm. p/ apartamento.
2 - Relação: 4 pessoas por 2 dorm.
3 - População total: 160 pessoas 
4 - Porcent. mín. a ser transp. em 5 min.: 10% 16
5 - Intervalo de tráfego máx. admissível (s) N/A
ELEVADOR(ES):
6 - Unidades do grupo: 1
7 - Capacidade (pass. ): 8
8 - Paradas: 04 (T- 1º ao 5°)
9 - Paradas prováveis: 7,26
10 - Percurso (m): 18,00
11 - Velocidade (m/s): 1,00
12 - Tipo de portas: Abertura Central
13 - Abertura livre (m): 1,10
TEMPOS ADOTADOS (s):
14 - Aceleração e retardamento: 3,00
15 - Abertura e fechamento de portas: 3,9
16 - Entrada e saída de passageiros: 2,40
TEMPOS TOTAIS CALCULADOS (s):
17 - T1- Percurso total: 18,00 (18,00 x 1 : 1,00)
18 - T2– Aceleração e retardamento: 7,5 (5 x 3,00 : 2)
19 - T3- Abertura e fech. de portas: 19,5 (5 x 3,9)
20 - T4- Entrada e saída de pass.: 19,20 (8 x 2,40)
21 - Soma parcial (T1+ T2+ T3+ T4): 64,2
22 - Adicional 0,1 (T3+ T4): 3,87
23 - T - Tempo total de viagem: 68,07
24 - Ct- Capacidade de Transporte (pass): 35,25 (300 x 8 : 68,07)
25 - CT- Capacidade de Tráfego (pass.): 37,5
26 - I - Intervalo de tráfego: 34,035 (68,07 : 2)
OBS.: Prédio de apartamentos com 5 paradas (T+4), distância de piso a piso 3,60m, 4 apartamentos por andar, cada um com 2 dormitórios. Pretende-se especificar 1 elevador com lotação da cabina de 8 pessoas e porta de pavimento Abertura Central, com 1.10m de largura.
Referencias:
http://www.crel.com.br/portal/informativos/funcionamento-do-elevador
http://www.ufrgs.br/eso/content/?p=538
http://www.schindler.com/content/dam/web/br/PDFs/NI/manual-transporte-vertical.pdf
http://www.upcenter.com.br/noticias/tipos-de-elevadores-residenciais/
http://www.liftech.pt/produtos-transporte-vertical-de-pessoas-elevadores-residenciais-domuslift
http://vipelevadores.com.br/arquivos/1385381507.pdf
http://www.alunosonline.com.br/fisica/forca-normal-forca-peso-no-elevador.html
http://www.otis.com/site/br/pages/Elevadores-Otis.aspx?menuID=2
http://www.elevadoreszenit.com.br/img/produtos/passageiros/passageiros.pdf
http://comoissofunciona.blogspot.com.br/2007/10/como-funciona-o-elevador.html
http://abertoatedemadrugada.com/2012/12/como-funcionam-os-elevadores.html
http://www.crel.com.br/portal/informativos/funcionamento-do-elevador.html
http://www-gmap.mecanica.ufrgs.br/html/sumulas/eng03024/projetos/elevador.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/Elevador
http://www.abemec-rs.org.br/abemec/artigo-twin-abemec.pdf
http://vipelevadores.com.br/arquivos/1385381507.pdf
http://www.schindler.com/content/dam/web/br/PDFs/NI/manual-transporte-vertical.pdf
http://www.elevadoreszenit.com.br/img/produtos/passageiros/passageiros.pdf
http://www.fisica.ufpb.br/prolicen/Cursos/Curso1/ln58elev.html
http://www.brasilescola.com/fisica/a-fisica-no-elevador.htm
http://www.elevatorworld.com/
http://otis.com/site/br/Pages/AboutElevators.aspx?menuID=2
http://www.schindler.com/content/dam/web/br/PDFs/NI/manual-transporte-vertical.pdf