MAPA FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL 1

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MAPA FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL 1 Você, futuro(a) engenheiro(a), está responsável pela logística de materiais dentro da construção do edifício ilustrado abaixo. Isso quer dizer que você deve planejar, calcular e desenhar os principais processos de transporte necessários para que os seus colegas recebam tudo na hora e no local certo!

As suas tarefas serão:  Descer caixas do primeiro andar até o térreo de forma segura sem que elas quebrem.  Determinar quantos funcionários serão necessários para o arremesso de lajotas.  Projetar um sistema de polias para as betoneiras. Para facilitar o seu trabalho, alguns aplicativos foram disponibilizados pelo seu chefe para a simulação destes cenários. Assim, não será necessário fazer testes perigosos até chegar ao resultado correto! IMPORTANTE! Todo o material extra de apoio a este MAPA que for desenvolvido ao longo do módulo será disponibilizado no link abaixo: https://drive.google.com/drive/folders/1LqL3iUmPXcwwBLKh5oH6I7iWHasEA0Bs?usp=sharing As instruções detalhadas de entrega se encontram ao final deste documento. É essencial que você leia cuidadosamente pois algumas regras mudaram em relação aos anos anteriores.

PRIMEIRA TAREFA: AS CAIXAS E A RAMPA Uma rampa provisória precisa ser instalada para transportar rapidamente caixas contendo 10 kg de entulho do primeiro andar até o térreo. A rampa tem comprimento de 10 m e o ângulo em relação ao solo é de 20°. Por medida de segurança, você decidiu colocar uma mola ao fim desta rampa para diminuir a velocidade de impacto das caixas. Seu chefe disponibilizou 3 opções de mola com valores de constante elástica (k) iguais a 30, 40 ou 50 kN/m. Considerar aceleração da gravidade igual a 9,8 N/kg e força de atrito igual a 10 N. Considere também que as caixas partem do repouso. Para esta tarefa, seu chefe sugeriu o seguinte programa de simulação:

https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/forces-1d

1.a. Faça um esboço da rampa indicando todas as forças que estão atuando sobre a caixa. Você pode fazer este desenho à mão, pode usar qualquer software gráfico que desejar (SolidWorks, Corel, Photoshop...) ou pode tirar uma captura de tela do simulador. 1.b. Calcule o valor de cada uma destas forças. É necessário indicar todos os passos dos cálculos e também as unidades. 1.c. Utilizando apenas as fórmulas abaixo, realize as deduções necessárias e determine o tempo em segundos para uma caixa percorrer os 10 m da rampa.

1.d. Esboce o gráfico de velocidade versus tempo e escreva a equação que representa esta função durante a descida, antes do contato com a mola. O esboço pode ser feito à mão ou com a ajuda de algum software. 1.e. Calcule as energias cinética e potencial gravitacional do bloco no início e no final da rampa (ou seja, 4 valores de energia). Você vai observar que a energia total no início e no final da rampa tem valores diferentes. Explique o motivo. 1.f. Considerando que a mola absorve toda a energia da caixa e a deformação da mola não pode ser maior que 10 cm, responda: das molas disponíveis, qual a mola você deverá escolher? Apresente todos os cálculos que te levaram a esta escolha.

SEGUNDA TAREFA: AS LAJOTAS Nesta construção, para transportar as lajotas de um lugar até o outro, os funcionários arremessam elas na forma de lançamento oblíquo de um para o outro, até chegar no local correto. Seu objetivo é determinar quantos funcionários serão necessários para percorrer 50 m, que é a maior distância que vocês terão que transportar. Considerar: A resistência do ar é desprezível. A velocidade que cada homem consegue arremessar é (10 + x) m/s onde x é o último número do seu RA (sem o dígito -5). Ex: 183572-5 a velocidade será de 12 m/s; 182340-5 a velocidade será 10 m/s; 1923555-5 a velocidade será 15 m/s.

Para esta tarefa, seu chefe sugeriu o seguinte programa de simulação:

https://phet.colorado.edu/en/simulation/projectile-motion 2.a. Utilizando somente as equações abaixo, realize as deduções de fórmulas que forem necessárias e apresente as equações do alcance e da altura máxima em função do ângulo de lançamento. 𝑉 = 𝑉 + 𝑎𝑡 1 𝑆 = 𝑆 + 𝑉 𝑡 + 𝑎𝑡 2

2.b. Usando o simulador, desenhos manuais ou outro programa à sua escolha, realize o esboço do problema descrito apresentando de que forma as equações que você encontrou no exercício 2.a estão agindo. 2.c. Com a ajuda do programa de simulação, realize testes de avaliação dos ângulos de lançamento e determine seu valor para o máximo alcance. Apresente os resultados obtidos com pelo menos 5 testes. DESAFIO: deduzir matematicamente usando os conceitos de derivada qual seria este valor e comparar com os seus ensaios. (Não vale nota) 2.d. Calcule e determine quantos homens são necessários para que uma lajota percorra os 50 metros. 2.e. Esboce gráficos da posição, velocidade e aceleração em função do tempo para os movimentos na horizontal e vertical. Discuta estes gráficos.

TERCEIRA TAREFA: AS BETONEIRAS Um imprevisto aconteceu! Deu um curto circuito no sistema elétrico da obra e as betoneiras estão paradas! O engenheiro da obra está ficando furioso.

Nunca é bom irritar o chefe...

Porém, você que é muito engenhoso já pensou em uma solução para não ter que bater o concreto na mão: desenvolver um sistema de polias para realizar o movimento das betoneiras. Um sistema de polia variável é usado no controle de velocidade de rotação de uma betoneira, em que o espaço que guia a correia é mais aberto ou mais fechado, fazendo a correia estar mais ao centro ou mais nas bordas da polia, de acordo com a velocidade desejada.

Para ajudar nesta tarefa, você encontrou o seguinte programa de simulação:

https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/rotation 3.a. Usando o simulador ou com desenhos manuais, faça um esboço desta polia móvel e de pontos por onde a correia pode passar por essa polia, sabendo que a correia pode estar a 3, 5, ou 7 cm do centro da polia. Descreva também o movimento e indique os vetores de movimento. 3.b. Os construtores precisam manusear a betoneira e pediram que você preencha a tabela de dimensionamento abaixo, considerando que a frequência de rotação da polia é constate e de 30 rpm. Raio da polia (cm) 3 5 7

Velocidade angular

Velocidade escalar

Aceleração centrípeta

INSTRUÇÕES DE ENTREGA Este é um trabalho INDIVIDUAL. Ao final do seu trabalho, é necessário que você tenha UM ARQUIVO em mãos, que é o modelo de resposta preenchido. Este relatório obrigatoriamente tem que ser um documento de texto, com extensão em PDF ou DOC / DOCX. Caso você tenha fotos de resoluções à mão ou outras imagens geradas por outros programas, coloque as imagens diretamente no seu relatório, e não em arquivos separados. A qualidade do relatório será considerada na hora da avaliação, então preencha tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções. Quanto mais completo seu trabalho, melhor. O modelo de resposta, que deve ser usado como template para o seu relatório, está disponível no material da disciplina. Problemas frequentes a evitar: 

Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio.

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Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades.

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Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está preenchido adequadamente?

Como enviar o arquivo: 

Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão M.A.P.A.

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Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir.

Sobre plágio e outras regras: 

Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados.

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Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha sido o autor.

Caso enfrente outras dificuldades, notifique nossa equipe através do FALE COM O MEDIADOR o quanto antes!