Braço e Garra Hidráulicos

Transcrição

1 Engenharia Ambiental Relatório do Laboratório de Física 2 - Engenhocas Braço e Garra Hidráulicos Gregory Tonin Santos RA: Francielly Cristine Saula RA: João Pedro M. Scudeller RA: MAIO/2014

2 1. Objetivos Estudo sobre a lei de Pascal aplicado a um projeto baseado neste conhecimento teórico: braço hidráulico. 2. Introdução Blaise Pascal foi um filósofo, matemático e físico francês que viveu durante o século XVII. Viveu brevemente, porém sua curta vida foi de extrema importância para a física e matemática, esclarecendo algumas coisas como: o princípio barométrico, a prensa hidráulica, uma apresentação tabular conveniente para os coeficientes binomiais (triângulo de Pascal) e a transmissibilidades das pressões. O princípio utilizado nos freios, braços e elevadores hidráulicos foi descoberto por Pascal; conhecido, então, como Princípio de Pascal. [1] Seu enunciado afirma que: Um acréscimo de pressão exercido num ponto de um líquido ideal em equilíbrio é transmitido igualitariamente por todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém. [2] Este principio também pode ser descrito pela equação 1: ΔP 1 =ΔP 2 (1) Como a pressão pode ser descrita pela razão da força sobre a área, temos a equação 2. F 1 /A 1 = F 2 /A 2 (2) Assim, para determinarmos a relação das forças basta isola-las, a partir da equação 2 e ficando com a equação 3. F 1 = F 2. (A 1 /A 2 ) (3) A equação 3 demonstra que no caso das áreas serem iguais as forças serão iguais. E estão diretamente relacionadas com o tamanho de suas áreas. Utilizando como base o braço hidráulico temos que no uso de um líquido incompressível, se há o deslocamento de um volume do fluido na primeira seringa, na segunda seringa será o mesmo. Podendo ser escrito pela equação 4. V = A 1. d 1 = A 2. d 2 (4) Podendo também ser escrito como na equação 5. d 1 = d 2. (A 2 /A 1 ) (5)

3 Podemos escrever o trabalho na seringa 1 segundo a equação 6. W = F 1. d 1 (6) Substituindo F 1 e d 1 pela as equações 3 e 5, obtemos a equação 7: W = (F 2. (A 1 /A 2 )). (d 2. (A 2 /A 1 )) = F 2. d 2 (7) Sendo assim mostra que o trabalho realizado pela seringa 1 é igual ao realizado pela seringa 2. Podendo ser representada pela equação 8. F 1. d 1 = F 2. d 2 (8) Peguemos como exemplo um elevador hidráulico. Este é um dispositivo que possui dois vasos comunicantes, com dois êmbolos de diferentes áreas. Uma força F1 é aplicada no êmbolo de área A1, consideremos a força F1 e a área A1 relativamente pequenas. Como a força é aplicada a uma área, a variação de pressão é transmitida por todo o fluído. Tendo uma área A2 maior que a A1 e a mesma pressão, então a força F2 será também maior que a F1 aplicada [3]. Dessa forma, puderam-se criar mecanismos capazes de levantar grandes pesos realizando pequenas forças. 3. Materiais e Métodos 3.1. Materiais - Duas dobradiças: A= (5,00±0,01) cm e B= (1,50±0,01) cm (conforme figura 1). Figura 1: Dobradiça - Dois triângulos de madeira: Lado= (5,00±0,01) cm (conforme figura 2).

4 - Vinte abraçadeiras plásticas Figura 2: Triângulos formados. - 6 kits soro. L=(1,00±0,01)cm (conforme figura 3). Figura 3: Kit soro - 12 seringas de 20 ml (conforme figura 4). - 2 pregos Figura 4: Seringa

5 - 4 parafusos cabeça chata phillips - 8 parafusos cabeça chata redonda com fenda simples - 2 elásticos - 1 madeira: Comprimento=(150,00±0,01)cm e largura=(1,00±0,01) cm (conforme figura 5). - 4 taxas Figura 5: Madeira para construção da garra - 3 madeiras: A=(30,00±0,01)cm e B=(4,50±0,01)cm e C=(2,00±0,01)cm (conforme figura 6). Figura 6: Madeira utilizada para construção do "corpo" do braço hidráulico

6 - 2 madeiras: A=(10,00±0,01)cm e B=(4,50±0,01)cm e C=(2,00±0,01)cm (conforme figura 7). Figura 7: Madeira (uma para suporte e outra para construção dos triângulos) - 1 madeira: A=(30,00±0,01)cm e B=(2,00±0,01)cm (conforme figura 8). - 1 Fita isolante Figura 8: Madeira para suporte - 2 braços de suporte tipo L (conforme figura 9).

7 Figura 9: Braço de suporte em forma de L - 1 Cola de madeira - 1 fita dupla-face - 1 Serra - 1 Lixa de madeira - 1 Martelo - 1 Furadeira - 2 Borrachas de lápis ( utilizadas na ponta de lápis) (conforme figura 10). Figura 10: Borracha utilizada para ser colocada na ponta da garra 3.2. Métodos Primeiramente foi construída a garra, sendo a partir da madeira de um metro e meio. Assim cortamos dois pedaços de 4,50 centímetros de comprimento, dois pedaços de 6,50 centímetros de comprimento, dois de 14,00 centímetros de comprimento e dois de 2,00 centímetros de comprimento. Assim colamos os primeiros pedaços mencionados da madeira, para a construção do corpo da garra, ficando conforme a figura 11.

8 Figura 11: Garra construída A madeira com o comprimento de 2 centímetros foi utilizada para criar um suporte, onde seria colocado o parafuso, de forma que fosse rotacionado a garra, ao inserir um dos triângulos. Em seguida prendemos os elásticos na madeira base e na garra com o auxilio de quatro taxinhas. Conforme a figura 12. Figura 12: Elástico preso com o auxilio das taxinhas Em seguida colamos a madeira da figura 7 na madeira da figura 6, para um suporte da seringa, facilitando o movimento do braço, e a outra madeira igual a da figura 7, foi utilizada para a construção de triângulos, de acordo com a figura 2.

9 Com o auxilio da furadeira, foi construído furos para que ficasse preso o suporte em L na base e na madeira igual da figura 6. Utilizando 4 parafusos foram presas as madeiras. Em seguida, foi utilizada 2 dobradiças para a junção das três madeiras, sendo que para as madeiras que não sejam de apoio foram acopladas de forma contrária, ou seja, de um lado a dobradiça prendeu uma madeira e do outro lado prendeu a outra madeira, porém de forma contrária a primeira, segundo a Figura 13. Figura 13: Junção das madeiras com o auxilio da dobradiça A abertura e o fechamento da garra funcionam com a introdução do triângulo com a abertura inferior da garra, sendo que este está grudado com cola em uma seringa, também foi colocado na ponta da garra borrachas, para que não escorregue o objeto a ser pegado, conforme a figura 14. Figura 14: Método usado para fechamento da garra Sendo assim, o ultimo passo realizado para a construção do braço hidráulico foi prender duas seringas com a abraçadeira plástica, juntando as seringas com as 2 outras, através do kit soro, sendo que o fluido foi colocado dentro do kit soro e das seringas através de um balde cheio de água, conforme a figura 16 e figura 17. Sendo assim o braço hidráulico finalizado ficou conforme a Figura 15.

10 Figura 15: Braço hidráulico com água como fluído finalizado Figura 16: Procedimento realizado para colocação do fluído no sistema Figura 17: Procedimento realizado para colocação do fluído no sistema

11 Os líquidos utilizados nas seringas devem ser trocados em determinados períodos, pelo fato que seca mesmo com o sistema fechado, assim deve-se ocorrer à manutenção deste. Com a garra pronta, agarre as aventuras! 4. Referências Bibliográficas [1] O Principio de Pascal. Disponível em: < Acesso em: 17 mai [2] PRASS, A. R. Principio de Pascal. Disponível em: < br> Acesso em: 17 mai [3] DUNLEY, L. S. Princípio de Pascal. Disponível em: < com> Acesso em: 17 mai. 2014