APS - POLIAS

Prévia do material em texto

(
8. REFERÊNCIAS
)
UNIVERSIDADE PAULISTA
João André Ribeiro de Almeida
B1603H-0
SISTEMA DE POLIAS PARA LEVANTAMENTO DE CARGAS
São Paulo 2020
SISTEMA DE POLIAS PARA LEVANTAMENTO DE CARGAS
Resumo
Durante o século III, viveu Arquimedes, intitulado: o pai da mecânica, graças as grandes descobertas que realizou. Entre elas está o sistema de polias (roldanas), capaz de diminuir o esforço humano utilizado no levantamento de cargas dependendo da forma que as polias estão distribuídas.
Tal descoberta representou uma grande evolução, principalmente no desenvolvimento do comercio, onde pode auxiliar no trabalho de carga e descarga de navios.
As polias são máquinas simples utilizadas para levantar um corpo verticalmente por meio de aplicação de força em cordas e fios.
A proposta desse trabalho refere-se ao desenvolvimento/ construção de um sistema de polias para levantamento de carga, seguindo como base as ideias e cálculos elaborados por Arquimedes.
Palavras chave: Polias; Levantamento de carga; Roldanas; Arquimedes.
During the 3rd century, Archimedes lived, entitled: the father of mechanics, thanks to the great discoveries he made. Among them is the pulley system (pulleys), capable of reducing the human effort used in lifting loads depending on the way the pulleys are distributed.
This discovery represented a major evolution, mainly in the development of trade, where it can assist in the work of loading and unloading ships.
Pulleys are simple machines used to lift a body vertically by applying force to strings and wires.
The proposal of this work refers to the development / construction of a pulley system for lifting loads, following the ideas and calculations prepared by Archimedes.
Key worlds: Lifting of cargo; Pulleys; Archimedes.
 (
ABSTRACT
)
A – Ampère
mA – miliAmpère. MHz – Mega-Hertz MM – milímetro
V – Volt
MW – Megawatt
 (
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
)
Ω – Ohms
 (
LISTA DE SÍMBOLOS
)
INTRODUÇÃO	11
DESENVOLVIMENTO	13
Objetivo	13
Justificativa	13
Fundamentação Teórica	14
POLIAS	15
Polias fixas	15
Polias móveis	16
MOTOR	17
Motor DC	17
FIO	19
MAQUETE	20
Construção	20
Estrutura	20
Pilhas	21
Resistores	21
Jumpers	22
Chave gangorra	22
CONCLUSÃO	23
REFERÊNCIAS	24
 (
SUMÁRIO
)
1. INTRODUÇÃO
Arquimedes foi um dos principais cientistas da antiguidade clássica, período de história cultural entre o século VIII a.C. e o século V d.C., centrado no mar Mediterrâneo.
Em seus famosos livros sobre o equilíbrio dos planos, Arquimedes desenvolve as leis da alavanca e discute o problema de determinação do centro de gravidade de qualquer corpo dado.
O princípio da igualdade do trabalho realizado nas duas extremidades de uma alavanca pode também ser aplicado a outro dispositivo similar, a polia, usada por Arquimedes para movimentar um navio pesado. Se para erguer um grande peso, passamos um cabo atado ao mesmo por uma roldana fixada em uma viga de madeira, o peso será erguido com uma forca no mínimo igual ao peso. Mas se dispusermos duas roldanas, a força que terá de ser aplica da será igual a metade do peso. Na disposição mostrada na figura 3c, a força necessária para erguer o peso será igual a apenas uma terça parte do peso, enquanto este será erguido a uma distância igual a uma terça parte do comprimento da corda que tenha sido puxado.
Figura1 – O princípio da Alavanca de Arquimedes.
Fonte: Apostila de Tópicos de Física Geral e Experimental.
Cada polia móvel diminui pela metade a força necessária para levantar um objeto. Quanto maior for o número de polia, menos será a força aplicada para mudar a posição vertical do objeto.
2.1. Objetivo
O objetivo geral da atividade prática supervisionada, é de que cada grupo elabore um mecanismo com sistemas de associações de polias.
O mecanismo deve permitir o equilíbrio de um corpo com massa correspondente a 1kg que deverá ser posicionado em uma das extremidades do sistema de polias, em sua outra extremidade deverá conter um motor ou enrolador manual para levantar a carga que estará presa a um gancho seguido de um fio.
Figura 2 – Sistema de associação de polias.
Fonte: APS_Sistema de Polias_1 e 10 sem_2020
2.2. Justificativa
Desde a antiguidade o homem vem procurando maneiras de facilitar sua vida através de técnicas, ferramentas e dispositivos mecânicos (máquinas), capazes de reduzir esforços ou gerar comodidade para os usuários na execução de atividades ou trabalho.
Por tanto esse trabalho sobre “Sistemas de Polias para Levantamento de Carga”, justifica-se pela importância de compreender e se aprofundar nos pensamentos de Arquimedes em relação aos sistemas de associações de polias, para que seja possível o desenvolvimento de futuras tecnologias.
 (
2. DESENVOLVIMENTO
)
A teoria empregada neste presente trabalho foi adquirida através de materiais acadêmicos desenvolvidos pelo corpo docente da Universidade Paulista.
Havendo como auxílio, famosos livros de cientistas do Período Antigo,
como “Equilíbrio dos planos”, escrito por Arquimedes.
Portanto é importante ressaltar que se trata de testes práticos em sistemas de associações de polias, abordando temas como: alavanca, polias, Arquimedes, matemática e física.
 (
2.3.
) (
Fundamentação Teórica
)
A polia é uma simples máquina formada por uma leve roda com rotação em torno de um eixo central.
Na lateral do disco há uma fenda que possibilita a passagem de um fio.
Figura 3 – Polia.
Fonte: https://http2.mlstatic.com/roldana-branca-plastica-6cm-c-parafuso-varal-adaptaco-5un- D_NQ_NP_782655-MLB31169442470_062019-F.jpg
3.1.	Polias fixas
A polia fixa tem seu eixo preso a uma estrutura rígida que permite apenas o movimento de rotação.
As forças aplicadas têm resultante apenas nas extremidades do fio.
Figura 4 – Polia fixa.
Fonte: http://www.cienciamao.usp.br/dados/pmd/_pmd2005_i2102.6.jpg?200530065750
 (
3. POLIAS
)
As polis móveis tem seu eixo livre, sendo possível realizar movimentos de rotação e translação.
A força resistente é aplicada no centro do eixo da polia enquanto a força motora se estende no extremo do fio.
Figura 5 – Polia móvel.
Fonte: http://www.cienciamao.usp.br/dados/pmd/_pmd2005_i2102.7.jpg?200530065750
 (
3.2.
) (
Polias móveis
)
Para obtermos uma tração no fio, foi utilizado uma unidade motora: um motor DC, equipamento eletromecânico que transforma a eletricidade em movimento mecânico rotacional.
Figura 6 – Motor.
Fonte: https://http2.mlstatic.com/motor-de-passo-nema-17-48-kgfcm-10a-D_NQ_NP_704558- MLB31358551998_072019-F.jpg
4.1.	Motor DC
De forma bastante simplificada podemos dividir o motor em duas partes constituindo os elementos fixos e móveis. São eles o estator (circuito indutor), parte fixa do motor, e o rotor (circuito induzido), parte móvel, do mesmo. O circuito induzido é constituído por um enrolamento envolvendo um núcleo ferromagnético laminado, isto é, dividido em chapas entre si. Ainda segundo Braga (2013), os motores de corrente contínua (CC) ou motores DC (Direct Current), como também são chamados, são dispositivos que operam aproveitando as forças de atração e repulsão geradas por eletroímãs e imãs permanentes.
Contudo, na prática, o mesmo pode ser composto por material ferromagnético envolto em um enrolamento (bobina) chamado de enrolamento de campo que tem a função apenas de produzir um campo magnético fixo para interagir com o campo do rotor. A ideia básica e simplificada do motor é montar
 (
4. MOTOR
)
uma bobina entre os polos de um imã permanente ou de um enrolamento fixo. A imagem a seguir ilustra o que foi citado anteriormente:
Figura 7 – Motor DC.
Fonte: https://epo.pt>PAP_Carro_Robo
Para movimentação da máquina será utilizado como fio uma linha de costura tipo Tex 25 (63% poliéster e 37% algodão).
Figura 8 – Fio.
Fonte: https://a-static.mlcdn.com.br/618x463/linha-para-costura-914m-preta-corrente-laranja- coats-0000n/lojatudo/136005/5ceeee1d5a1af722d41df2e58d29827a.jpg
 (
5. FIO
)
Nessa fase do projeto,fundamenta-se na montagem (construção) da associação de polias.
6.1. Construção
Nesta etapa não foi utilizada nenhuma estrutura pré-montada.
Cada item foi inserido a uma estrutura desenvolvida pelo grupo, sequencialmente será apresentado alguns complementos adicionais necessários para o funcionamento dos itens já citados anteriormente.
6.2. Estrutura
Para fixar os itens da maquete é necessária uma estrutura. Logo, ao pensar nisso, construímos uma estrutura semelhante à um “varal” utilizando canos de policloreto de vinila (Dimensões 700x500x300 mm).
Figura 9 – Estrutura.
Fonte: Os autores.
 (
6. MAQUETE
)
As pilhas que vão alimentar o motor da maquete, são do modelo “FA NK 18650 4200mAh". Do tipo 14500 e têm a vantagem de ser recarregáveis. Conforme o fabricante as informações são: Tensão: 3.7v; Tipo: Li-ion; Modelo:18650; Capacidade: 4200 mah.
Figura 10 – Pilhas.
Fonte: Os autores.
6.4.	Resistores
Para a maquete, 3 resistores com de potência: 1/4W, resistência: 330K
(330000Ω) e tolerância de 5%.
Figura 11 – Resistores.
Fonte: Os autores.
 (
6.3.
) (
Pilhas
)
Na confecção da maquete os jumpers empregados são do tipo macho/fêmea/ e macho/macho para a ligação dos componentes.
Conforme a ilustração a seguir:
Figura 12 – Jumpers.
Fonte: Os autores.
6.6.	Chave gangorra
Será acionado para ligar/desligar o motor da maquete. Com 2 terminais, modelo: KCD1-101, tensão/corrente máxima: 250VAC/6A ou 125V/10A.
Figura 13 – Chave gangorra.
Fonte: Os autores.
 (
6.5.
) (
Jumpers
)
Após a realização desse trabalho foi possível verificar a veracidade das fórmulas e leis referentes as polias móveis e fixas, mesmo gerando algumas diferenças nos resultados obtidos, grande parte dos mesmos foram satisfatórios e de grande relevância, levando em consideração que o objetivo geral do trabalho era averiguar o comportamento das polias.
A associação de polias é um ótimo método para diminuição de força exercida para levantar uma determinada massa em aspecto vertical.
Contudo, o desenvolvimento desse trabalho nos trouxe vasto conhecimento, necessitando de muita dedicação e análises minuciosas.
 (
7. CONCLUSÃO
)
SILVA, D.; CANDIDO, C. Construção de uma maquete veicular controlado remotamente via bluetooth. Ed.1. Jundiaí. 2019.
LAURICELLA, A.; FILHO, B.; SEVEGNANI, F.; FRUGOLI, P.; FILHO, R. Tópicos de
Física Geral e Experimental (Teoria).
SYRACUSE, A. Sobre o Equilibrio dos Planos ou Sobre o Centro de Gravidade dos Planos.
MAGALHÃES, I. Vantagem Mecânica das Polias. São Paulo, 2006.