Engenharia Mecânica 3ª Série Física II A Atividade Prática Supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensinoaprendizagem desenvolvido por meio de etapas, acompanhadas pelo professor, e que tem por objetivos: Favorecer a autoaprendizagem do aluno. Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo seu aprendizado. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas para o exercício profissional. Promover a aplicação da teoria na solução de situações que simulam a realidade. Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem. Para atingir estes objetivos, a ATPS propõe um desafio e indica os passos a serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional. AUTORIA: Marco Aurélio Euflauzino Maria
Competências e Habilidades Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades que constam nas Diretrizes Curriculares Nacionais descritas a seguir. Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia. Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos. Identificar, formular e resolver problemas de Engenharia. Assumir a postura de permanente busca de atualização profissional. Participação Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte, pelo grupo. Para tanto, os alunos deverão: organizar-se, previamente, em equipes cujo número de participantes será definido pelo professor da disciplina; entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e observar, no decorrer das etapas, as indicações: Individual e Equipe. Desafio Uma empresa construtora de obras em engenharia civil pretende construir um edifício residencial com cinco andares. No projeto, a empresa prevê a instalação de um elevador para o transporte de pessoas. A seguir, estão elencadas algumas informações do referido edifício: Cada andar do edifício possui quatro apartamentos. Cada apartamento tem dois dormitórios, uma sala, um banheiro, uma cozinha e uma área de serviço integrada com a cozinha, totalizando uma área de 49,5 m². O prédio possuirá um único elevador, que operará com uma velocidade de 1,0 m/s, por questão de conforto e rapidez. A distância entre o piso de um andar e o piso de outro andar é 3,60 m. O estacionamento não será acessado por meio do elevador. Você e sua equipe trabalham no setor de projetos da empresa citada e receberam a incumbência de dimensionar a potência do elevador a ser utilizado para atender à demanda estimada de pessoas e apresentar uma análise para sua instalação de acordo com as normas técnicas vigentes. O documento que contempla essa análise é chamado de cálculo de tráfego. Objetivo do desafio Dimensionar a potência de um elevador para transporte de pessoas e elaborar o cálculo de tráfego do mesmo. 2
Livro-texto da disciplina A produção desta ATPS é fundamentada no livro-texto da disciplina, que deverá ser utilizado para solução do desafio: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Mecânica. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC - LivrosTécnicos e Científicos, 2012, v.1. ETAPA 1 (tempo para realização: 06 horas) Aula-tema: Leis de Newton. Esta atividade é importante para que você conheça tanto a descrição do movimento de elevadores, por meio das leis de Newton, quanto as normas técnicas vigentes sobre a operação dos mesmos. Passos Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos. Passo 1 (Individual) Pesquisar, em livros, sites e revistas, sobre os elevadores recomendados para utilização em edifícios residenciais (ou seja, elevadores para o transporte de pessoas e pequenas mudanças). Sites sugeridos para pesquisa Ficha Técnica Elevador de Passageiros Galassia. Disponível em: <http://www.elevadoreszenit.com.br/img/produtos/passageiros/passageiros.pdf> e compartilhado em: <https://drive.google.com/file/d/0b00bqtniettmdhrisv9psmfrt0k/view? usp=sharing>. Acesso em: 16 out. 2014. Manual de Transporte Vertical em Edifícios. Disponível em: <http://www.schindler.com/content/dam/web/br/pdfs/ni/manual-transporte-vertical.pdf> e compartilhado em: <https://drive.google.com/file/d/0b00bqtniettmrtfpaku3ne1fmza/view? usp=sharing>. Acesso em: 16 out. 2014. Passo 2 (Individual) Pesquisar e descrever o funcionamento de um elevador para transporte de pessoas. Site sugerido para pesquisa Os Diferentes Tipos de Elevadores de Pessoas. 2012. Disponível em: <http://www.upcenter.com.br/noticias/tipos-de-elevadores-residenciais/> e compartilhado em: <https://drive.google.com/file/d/0b00bqtniettmvvvydu9rcldqauk/view?usp=sharing>. Acesso em: 16 out. 2014. 3
Passo 3 (Individual) Pesquisar e estudar as normas técnicas vigentes sobre elevadores de passageiros, e pesquisar sobre o cálculo de tráfego de elevadores. Sites sugeridos para pesquisa Elevadores Elétricos de Passageiros Requisitos de segurança para construção e instalação. ABNT. 1999. Disponível em: <http://vipelevadores.com.br/arquivos/1385381507.pdf> e compartilhado em: <https://drive.google.com/file/d/0b00bqtniettmqxyytuxuouo3vdg/view?usp=sharing>. Acesso em: 17 out. 2014. GRANDO, Luciano. Otimização do Transporte Vertical na Construção Civil. 2013. Disponível em: <http://www.abemec-rs.org.br/abemec/artigo-twin-abemec.pdf> e compartilhado em: <https://drive.google.com/file/d/0b00bqtniettmd0hjs0jpwtlgvmm/ view?usp=sharing>. Acesso em: 17 out. 2014 Passo 4 (Equipe) Representar as forças que atuam no elevador, nomeando-as e as indicando em um diagrama de corpo livre (diagrama de forças). Sugestão Classificar as forças que atuam sobre o elevador em: forças que ajudam o seu movimento (no momento da subida, por exemplo) e forças que atrapalham o seu movimento. ETAPA 2 (tempo para realização: 06 horas) Aula-tema: Força e Movimento. Esta atividade é importante para que você aprenda a estimar as quantidades físicas (da área da mecânica) de maior relevância para o acionamento de elevadores. Passos Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos. Passo 1 (Equipe) Representar algebricamente as forças elencadas no Passo 4 da etapa anterior, utilizando a Segunda Lei de Newton, considerando que o elevador possui uma massa m e ; que este, operando em sua máxima capacidade, transporta uma carga adicional de pessoas m p e que o contrapeso utilizado no projeto possui uma massa m c. Esta equação descreverá os três estágios de operação de um elevador: 1) o início de seu movimento a partir do repouso; 2) o seu movimento com velocidade constante; e 3) a sua parada. 4
Passo 2 (Equipe) 1 Classificar os três estágios citados no passo anterior em: movimento retilíneo uniforme ou movimento retilíneo uniformemente acelerado. 2 Pesquisar sobre os valores de tempo para a realização de cada um dos estágios acima citados. Utilizar as referência indicadas no Passo 1 da Etapa 1. Passo 3 (Equipe) Escrever, para cada estágio citado no Passo 1 desta etapa, a aceleração como função das forças analisadas no Passo 4 da Etapa 1, e como função das massas m e, m p, e m c. Passo 4 (Equipe) Elaborar um memorial descritivo, seguindo a padronização indicada nesta ATPS, contendo todas as informações avaliadas até o momento, e entregá-lo para o professor da disciplina. ETAPA 3 (tempo para realização: 06 horas) Aula-tema: Energia Cinética e Trabalho. Esta atividade é importante para que você aprenda a calcular a energia utilizada na operação de um elevador. Passos Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos. Passo 1 (Equipe) 1 Determinar o fluxo de pessoas que utilizarão o elevador no edifício, considerando as informações citadas no Desafio e a norma técnica pertinente. 2 Estimar a massa m p, considerando as informações obtidas no item 1 deste passo. 3 Estimar a massa de um elevador (m e ). Passo 2 (Equipe) Estimar, considerando as informações do passo anterior e a norma vigente para elevadores para transporte de pessoas, a massa do contrapeso (m c ). Passo 3 (Equipe) Calcular o trabalho realizado pela máquina de tração (motor) para a operação dos estágios de início de movimento do elevador a partir do repouso e do seu estágio de parada, ambos citados no Passo 1 da Etapa 2. 5
Passo 4 (Equipe) Calcular o trabalho total realizado pela máquina de tração (motor) para o elevador sair do piso do térreo e chegar até o piso do último andar. ETAPA 4 (tempo para realização: 08 horas) Aula-tema: Energia Potencial e Conservação de Energia. Esta atividade é importante para que você aprenda a dimensionar a potência envolvida na operação de um elevador. Passos Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos. Passo 1 (Equipe) Estimar o tempo total, considerando as normas técnicas avaliadas na Etapa 1, para o elevador sair do piso do térreo do prédio e chegar ao piso do último andar do prédio, considerando desde o instante de seu acionamento a partir do repouso até o momento de sua parada. Sugestão Para a situação na qual as normas indiquem um intervalo de tempo para a ação de qualquer um dos três estágios citados no Passo 1 da Etapa 2, considerar a média dos tempos dos extremos desse intervalo. Passo 2 (Equipe) Estimar a potência que deve ter o motor que traciona o elevador para obter o desempenho citado no passo anterior. Passo 3 (Equipe) Elaborar o cálculo de tráfego para o edifício analisado, seguindo a padronização indicada nesta ATPS, no qual deve constar: a demanda de pessoas a ser atendida pelo elevador, a capacidade do elevador e a potência do motor de tração. Explicitar todos os cálculos. Passo 4 (Equipe) Reunir sob a forma de um projeto (observando a padronização indicada nesta ATPS) todas as informações tratadas nesta atividade e entregar ao professor da disciplina. Nota ao professor Se julgar necessário e conveniente, o professor da disciplina pode solicitar uma apresentação em slides dos trabalhos. 6
Seminário de Conclusão Com o objetivo de apresentar os resultados obtidos por meio da ATPS, o Seminário Final pretende proporcionar aos estudantes a socialização das variações de resultados, bem como o debate a respeito das dificuldades e soluções encontradas para a finalização do desafio. Cada equipe deverá realizar uma apresentação de vinte minutos, contendo até vinte slides. Esta apresentação deverá contemplar a seguinte estrutura: Introdução: base teórica utilizada para solução do desafio. Desenvolvimento: descrever as soluções encontradas para a resolução final do desafio. Conclusão: explicar como as soluções encontradas para a resolução final do desafio poderão contribuir efetivamente em sua vida profissional. A apresentação do Seminário Final de cada curso deverá ocorrer em sua unidade, em local e data a serem definidos pelo professor da disciplina e o coordenador de curso. Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as normas da ABNT, com o seguinte padrão (exceto para produções finais não textuais): em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaçamento de 1,5 entre linhas; se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; com capa, contendo: nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; título da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentação ou publicação. 7
Para consulta completa das normas ABNT, acesse a Normalização de Trabalhos Acadêmicos Anhanguera. Disponível em: <http://issuu.com/normalizacao/docs/normaliza o_ de_trabalhos_acad m>. Acesso em: 22 ago. 2014. Vale lembrar: constitui plágio a apropriação de ideias alheias sem a indicação do autor e da fonte de onde foi retirada a informação referenciada. Para saber mais, assista ao vídeo de orientação sobre plágio. 8