Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul de Minas Gerais -IFSULDEMINAS - Campus Inconfidentes

Transcrição

1 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul de Minas Gerais -IFSULDEMINAS - Campus Inconfidentes ENGENHARIA DE AGRIMENSURA E CARTOGRÁFICA 3º Período FISICA II PONTE DE MACARRÃO Inconfidentes, 12 de junho de 2016.

2 2 Felipe Liyutaro Horie, R.A.: Gabriel Rocha Mazzei, R.A.: Michel da Silva Bezerra Terra, R.A.: PONTE DE MACARRÃO Trabalho apresentado à Disciplina Física II, no 3º módulo do Curso de Engenharia de Agrimensura e Cartográfica do IFSULDEMINAS Campus Inconfidentes, Inconfidentes-MG, como requisito parcial das atividades avaliativas na referida disciplina, ministrada pelo professor Antônio Carlos. Inconfidentes, 12 de junho de 2016.

3 3 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO DESENVOLVIMENTO CONCLUSÃO...19

4 4 1. INTRODUÇÃO As pontes de macarrão são destaque em nosso país, havendo competições das mesmas espalhadas por Universidades de todo o Brasil. Assim, algo nunca imaginado, isto é, construir pontes com um material tão frágil, o macarrão, torna-se real aos nossos olhos. Utilizandos os conceitos de força de tração e de contração, além de muitos outros conceitos físicos e matemáticos, foi desenvolvido o projeto de nossa ponte de macarrão com o auxílio de um software específico que nos ajudou a calcular e projetar com grande precisão toda a estrutura do projeto. Seguindo os conceitos de treliças, que são estruturas formadas por elementos resistentes, as barras ou hastes, ligados entre si por articulações, e o arco principal da ponte, são os principais elementos do projeto. 2. OBJETIVO Com base nos conhecimentos obtidos através da disciplina Física II elaborar uma ponte de macarrão que seja capaz de aguentar uma carga mínima de 5 kg e respeite as dimensões máximas de altura (60 cm), largura (20 cm), comprimento (110 cm) e massa (1 kg). Considerando ainda que a ponte deve ser treliçada e indivisível, o macarrão utilizado deverá ser o espaguete Barilla n 7 e as colas (massa e resina) deverão ser das marcas citadas no regulamento. 3. DESENVOLVIMENTO Após as pesquisas iniciais optou-se por um modelo de ponte tridimensional com arco baseado em um cosseno hiperbólico. Definido o cumprimento de 105 cm e o número de raios (10 de cada lado) foram testadas diferentes alturas no programa Ftool para descobrir qual teria melhor desempenho. No caso a altura escolhida foi a de 33 cm, pois comparada com outras está resultou em uma ponte com menor carga estimada. Por fim a equação base para o formato do arco da ponte foi: 2*Cosh(X/2).

5 5 Figura 1 Modelo da ponte no AutoCadl. Após definido o modelo, no Ftool foram testadas diferentes forças para saber qual seria a força limite que permitiria aproveitar a quantidade de massa disponível para construção sem excedê-la. A força encontrada foi de 4000N e a partir dela foi obtido o número de fios de macarrão para cada aresta com a utilização das formulas de tração e compressão. Figura 2 Modelo da ponte no Ftool No Excel, além do cálculo do número de fios foi realizada uma estimativa da massa total da ponte. Obteve-se uma massa total de macarrão igual a 678 g o que significou que a massa extra (pvc, ferro e cola) poderia atingir até 372g, o que foi considerado uma margem segura. A largura da ponte ficou em 10 cm.

6 6 Figura 3 Cálculos realizados no Excel Então iniciou-se a parte pratica com a contagem e corte dos fios que formariam cada seguimento da ponte: Figura 4 Corte dos fios Já no segundo dia deu se início a colagem, sendo que de acordo com o número de fios utilizou-se um padrão que foi desenhado previamente no AutoCad para que houvesse uma uniformidade. Foi dado um descanso de 24 horas para secagem, eles foram amarrados com fio dental para garantir o formato.

7 7 Figura 5 Colagem e secagem dos fios Já no terceiro dia de montagem foi iniciada a união dos componentes que formariam as hastes, os quais foram colados com resina e envolvidos com Durepox. Os componentes do arco foram lixados manualmente e com o auxílio de moldes feitos no AutoCad para garantir o ângulo e o comprimento de cada componente. Neste dia que se notou um ressecamento dos fios de macarrão, o que acabou por desmotivar a equipe. No fim do dia foram colados os componentes do arco conforme gabarito impresso. Figura 6 Componentes do arco envoltos no molde

8 8 Figura 7 Haste finalizadas No quarto dia foi realizada a colagem da base do arco com a utilização de gabarito feito com isopor, o qual também serviu de base para fazer a união previa das hastes com cola quente. Figura 8 Arco secando Por fim no quinto dia as hastes foram coladas com cola quente no arco, o ferro foi posicionado no centro e as junções foram envoltas com Durepox. Sendo concluída a construção da ponte.

9 9 Figura 9 Ponte pronta para o acabamento com Durepox Figura 10 Pesagem final: 1025g 4. CONCLUSÃO

10 10 Conclui-se que para a construção da ponte de macarrão foi realizado conceitos de física e matemática, uso de programa de, e trabalho em grupo para a execução. Assim, para a construção total da ponte foi necessário cinco dias, desde o corte dos fios de macarrão, até junção de todas as hastes e o arco principal. A ponte construída tem o formato tridimensional com arco baseado no cosseno hiperbólico. A força limite da ponte ficou em 4000N, e ela com as seguintes dimensões: 105cm de comprimento; 33cm de altura; 10cm de largura; 1050g o peso total. Foi utilizado para a construção o software Ftool (para projetar a ponte), macarrão espaguete Barilla nº7, resina, cola quente, Durepoxi, além de outros objetos que serviram para a realização como isopor, fio dental e gabarito.