Disciplina: Física II Professor: Antônio Carlos PROJETO PONTE DE MACARRÃO Alunos: Ana Flávia Crispim Mariano Murilo de Jesus Freitas Natalia do Couto Floriano Sarah de Medeiros Pinheiro Souza Inconfidentes- MG 2016
ANA FLÁVIA CRISPIM MARIANO MURILO DE JESUS FREITAS NATALIA DO COUTO FLORIANO SARAH DE MEDEIROS PINHEIRO SOUZA PROJETO PONTE DE MACARRÃO Projeto apresentado como requisito parcial da disciplina de Física II, sob orientação do Professor Marcelo Reis. Inconfidentes- MG 2016
Sumário Resumo...4 Objetivo... 5 Introdução... 6 Materiais e Métodos... 7 Procedimentos para a realização da ponte de macarrão...8 Conclusão...12 Referências...13
RESUMO O intuito da construção de pontes de macarrão é de motivar os alunos a empregar os conhecimentos obtidos em sala de aula na prática. No geral, através de análises e pesquisas, o desafio é demonstrar passo a passo a construção de uma ponte feita de macarrão bem como o esboço do projeto, cálculos utilizados, além dos materiais, métodos, fotos e tabelas.
Objetivo Construir uma ponte de macarrão utilizando espaguete Barilla número sete com um quilo e com uma porcentagem de erro, visando à aplicação dos conceitos lecionados em sala de aula em relação ao assunto de treliças, utilizando apenas as colas tipo epoxi do tipo massa e resina, que seja capaz de suportar uma carga mínima de cinco quilos em cinco segundos.
Introdução A Competição de Pontes de Espaguete é uma atividade acadêmica realizada em várias instituições de ensino no Brasil e no exterior. O Record mundial de peso suportado pela ponte de espaguete é de 443 Kg e foi conquistado pelos estudantes de engenharia húngaros. As forças entre os elementos de uma ponte de treliça devem ser determinadas para que cada elemento de sua estrutura possa ser desenvolvido adequadamente. A treliça é uma estrutura de elementos relativamente delgados ligados entre si pelas extremidades (HIBBELER, 2005). Para projetar os elementos e as conexões de uma treliça, é necessário, em primeiro lugar determinar a força desenvolvida em cada elemento quando a treliça é submetida a um carregamento. Cada elemento de treliça atua como um elemento de duas forças e, consequentemente, as forças em suas extremidades devem ser direcionadas ao longo do seu próprio eixo. Se uma força tende a alongar o elemento, é chamada de força de tração; enquanto, se ela tende a encurtar o elemento, é chamada de força de compressão. No projeto real de uma treliça é importante definir se a natureza da força é de tração ou de compressão. Com frequência, os elementos sob compressão devem ser mais espessos que os elementos sob tração, devido ao efeito de deformação de coluna que ocorre quando um elemento está sob compressão. 4
Materiais e Métodos Materiais Utilizados: Três caixas de Macarrão Barilla N 7; Duas caixas de Durepox (epóxi do tipo massa); Vergalhão de 7 cm; Cola quente; Cola epóxi do tipo resina ; Dois canos pvc de 1/2 de polegada com 20cm (vinte centímetros) de comprimento; Régua; Lixas; Tesoura; Faca; Pincel; Calculadora; Durex; Fita crepe; Jornal; Papel pardo; Lápis; Placa de isopor; Balança; Elástico de cabelo. 5
1ª Etapa Procedimentos utilizados para realização da ponte de macarrão Para dar inicio a construção da ponte de macarrão primeiramente escolheu-se o modelo da ponte, no qual ficou determinado que fosse uma ponte em formato de arco, tomando como base 1/2 do diâmetro de uma circunferência, determinou-se também como comprimento da ponte e a partir destes valores calculou-se um raio de 52,5 cm que foi utilizado para determinar a altura da ponte e a angulação que cada membro teria. O peso determinado como capacidade máxima que a ponte pode ser capaz de resistir foi de 100 Kg. O comprimento determinado da ponte foi de 105 cm de comprimento e 7 cm de largura. Após realizados os procedimentos no Ftool, utilizou-se o Microsoft Excel para calcular a quantidade de fios de macarrão, sua massa, seu comprimento e o cálculo da massa final da ponte. 2ª Etapa Após todos os cálculos realizados, iniciou-se o processo de montagem da ponte. Foi usado o GeoGebra para obter os comprimentos reais das hastes de tração e compressão. Para as trações determinou-se que utilizaria cinco fios de macarrão em cada membro para uniformizá-los. As compressões foram montadas utilizando 23 fios de macarrão. Foi utilizado cola epóxi do tipo resina para unir os fios e formar as hastes. Em cada treliça usada para unir as partes da ponte, foi utilizado 4 fios na seção lateral e 3 fios na seção diagonal. Após a secagem dos membros da ponte, foi lixada cada extremidade a fim de deixá-los uniformes. Nas hastes de compressão, marcou-se os ângulos e lixou para que eles se encaixassem perfeitamente, a partir daí iniciou-se a montagem da ponte. Entre os nós usou-se cola epóxi do tipo resina e cola quente. Após a secagem das mesmas, utilizou-se cola epóxi do tipo massa (Durepox). 3ª Etapa 6
As duas partes da ponte foram fixadas nas extremidades em dois canos de PVC de ½ de diâmetro e 20 centímetros de comprimento. Uniu as faces da pontes com as treliças diagonais e laterais com cola quente e Durepox. Fixou-se o vergalhão nas hastes de tração com cola epóxi do tipo massa (Durepox) e fez uma pesagem na ponte. Figura 1: Etapa 1 cálculos e projeto Ftool. 7
. Figura 2: Etapa 2 colagem dos fios e marcação do ângulo. 8
Figura 3: Etapa 3 Finalização da ponte de macarrão. 9
Conclusão Para a construção da Ponte de Equilíbrio foi preciso aplicar conceitos ensinados em sala de aula, como calculo de treliças, além de a equipe desenvolver e aplicar conhecimentos prévios, como trigonometria, e uso do programa Excel e aprender a utilizar o programa Ftool. Logo, sua construção forneceu ao grupo, uma experiência relacionada a trabalhar em equipe, aderindo o compromisso da construção da ponte de acordo com organização, respeito e muita dedicação, além de obtermos uma visão ampla e prática sobre assuntos de Análise Estrutural. Assim, a construção da ponte de macarrão dispõe de muito trabalho e união da equipe, exigindo cautela para a realização de cada passo da montagem. 10
Referências LAGEMANN, C. H., SALVADOR, P. F., TREMARIN, R. C. Projeto desafio de inovação tecnológica-ponte de Espaguete. UNIVATES, Lajeado, 2013.Disponível em:<https://www.univates.br/media/extensao/dit/desafio_de_inovacaoponte_de_espaguete.pdf> Acessado em 08 de junho de 2015. HIBBELER, R.C. Estática: Mecânica para engenharia, vol.1. São Paulo: Pearson PrenticeHall, 2005. 11