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Engenharia Ambiental Relatório de Física II Engenhocas: Guindaste Hidráulico Grupo: Os Hawaianos Cristiano Shimabukuro Fabio Garcia Felipe Caron Rafael Brunholi Yan Ryuji 09/06/2017

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Page 1: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

Engenharia Ambiental

Relatório de Física II

Engenhocas:

Guindaste Hidráulico

Grupo: Os Hawaianos

Cristiano Shimabukuro

Fabio Garcia

Felipe Caron

Rafael Brunholi

Yan Ryuji

09/06/2017

Page 2: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

I - OBJETIVO

Este experimento tem como proposito a construção de um guindaste hidráulico,

visando com que este sirva de brinquedo, que sua construção seja feita a partir

de matérias de baixo valor comercial além dele utilizar-se de alguns conceitos

de física, como a hidrostática, com a aplicação do Princípio de Pascal e a

análise da Força-Peso.

II – INTRODUÇÃO

Buscando desenvolver um projeto dinâmico e interessante,

desenvolvemos o guindaste hidráulico, para tanto são necessários alguns

conceitos de Física relacionados ao estudo dos fluídos. Tendo em vista que a

compreensão de como ocorre todo o processo físico é fundamental.

Conceitos primordiais:

Fluidos:Fluidos são substâncias que são capazes de escoar e

cujo volume toma a forma de seu recipiente. Quando em

equilíbrio, os fluidos não suportam forças tangenciais ou

cisalhantes. Todos os fluidos possuem um certo grau de

compressibilidade e oferecem pequenas resistência à mudança

de forma.

Podem ser classificados em:

- Incompressíveis/Compressíveis;

- Viscoso/Não viscoso;

- Estacionário/Não estacionário

Ressalta-se que para o desenvolvimento do experimento, foi utilizado

um fluído incompressível, não viscoso e estacionário (água).

Densidade: A equação 1 pode ser definida como a razão entre a

massa (m) de um material e o volume (V) por ele ocupado, e é

representada pela letra grega ρ (rô). É uma grandeza que

depende diretamente da substância formadora do material, bem

como a temperatura no qual se encontra.

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( (1)

A unidade de densidade, no S.I. é dada em Kg/m3, embora também seja

utilizado o g/cm3.

Através da fórmula 1, pode-se observar que a densidade é inversamente

proporcional ao volume, ou seja, quanto menor o volume ocupado pela

massa de um corpo, maior será sua densidade.

Pressão Hidrostática: A equação 2 é a grandeza física

determinada pelo resultado da divisão entre uma força (F)

aplicada de modo ortogonal e a área (A) de ação dessa força.

Usualmente é representado pelaletra “p”, sendo a Fórmula 2 a

representação matemática dessa grandeza.[2]

(2)

A unidade de medida utilizada no S.I é dada por N/m2, também são

apresentadas outras unidades, dentre elas: Pa (Pascal), correspondente

à 1N/m2; atm (Atmosferas) equivalente à 1,013 x 1015N/m2.

Tratando-se de um fluido liquido, é possível calcular a pressão a partir

de um determinado ponto de contato no mesmo, sendo este peso da

coluna do líquido numericamente igual à força exercida no ponto,

conforme equação 2:

Tendo em vista que o líquido é homogêneo (mesma densidade) e o volume

acima do ponto é igual a A x h:

(3)

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Uma vez que as áreas são iguais, é possível cancelá-las e obter a

fórmula:

Equação 4:

Sendo assim, percebe-se que a pressão hidrostática não depende do

formato do recipiente, mas sim da densidade do fluído contido, bem como a

altura do ponto onde a pressão é exercida e da gravidade no local[4].

Para calcular a diferença de pressão entre dois pontos no líquido,

utilizamos o Teorema de Stevin. Que diz: “A diferença entre as pressões de

dois pontos de um fluido equivale ao produto entre a densidade do fluido, a

aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos”.[3]

Figura 1- Dois pontos de alturas diferentes no fluido

Fonte: http://fisicalmeidao.blogspot.com.br/2013/02/o-teorema-de-stevin-e-

suas-aplicacoes.html

Através da Figura 1, considerando-se os pontos A e B, bem como suas

respectivas alturas, sendo um fluido homogêneo de densidade ρ, tem-se que a

pressão hidrostática (utilizando a equação 4) é:

pA = ρ g hA e pB = ρ g hB (5)

Fazendo as devidas manipulações matemáticas, obtemos:

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∆p = ρ g (hA – hB) (6)

Como hA – hB = ∆h, obtemos o teorema proposto por Stevin (Equação 7):

(7)

Δp

Conceitos Principais (Fundamentais):

Teorema de Pascal:Blaise Pascal foi um Filósofo e Matemático

francês. A Lei de Pascal diz que qualquer variação de pressão

exercida sobre um fluido em equilíbrio hidrostático transmite-se

integralmente a todos os pontos do fluido e àsparedes do

recipiente que ocontém, sendo que a pressão hidrostática é

definida pela pressão exercida pelo peso de uma coluna fluida em

equilíbrio.[5]

Figura 2 – Fluido enclausurado sob ação de uma força

Fonte:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrosta

tica/figuras/tp1.GIF

A partir da Figura 2 e do Teorema de Stevin é possível

verificar o teorema de Pascal. A variação de pressão entre os

pontos A e B pode ser dada pela equação 7:

(8)

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Após a aplicação da força,as respectivas pressões serão:

(9)

(10)

Considerando o líquido como ideal, este será incompressível, o que significa

que, mesmo após o acréscimo de pressão, a distância entre A e B continuará

sendo. Assim:

(11)

Igualando-se o primeiro e o último termo, tem-se:

(11), (12), (13), (14), (15) respectivamente

Sendo assim, o teorema de Pascal[3] confirma-se e permite enormes

vantagens mecânicas, entre elas, a prensa hidráulica.

Prensa Hidráulica:

Uma prensa hidráulica consiste num dispositivo no qual uma força aplicada

num êmbolo pequeno cria uma pressão que é transmitida através de um fluido

até um êmbolo grande, originando uma força grande. O funcionamento da

prensa hidráulica baseia-se no princípio de Pascal, em que a pressão aplicada

em qualquer ponto de um fluido, fechado num recipiente, é transmitida

igualmente em todas as direções.

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O princípio da prensa hidráulica é extensamente utilizado em macacos de

elevação, travões de veículos e prensas que usam geralmente óleo como

fluido.

Figura 3 – Esquema do funcionamento de uma prensa hidráulica

Fonte:

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo/images/Prensa%20hidra

ulica.jpg

Desta forma, considerando a Figura 3, aplicando-se uma força de intensidade F

no êmbolo de área A1, haverá um acréscimo de pressão sobre o liquido no

interior do tubo:

∆𝑝1 = 𝐹→

𝐴1 (16)

De acordo com o Teorema de Pascal. tal acréscimo de pressão deve ser

transmitido a todos os pontos da prensa, inclusive ao êmbolo de área A2.Como

as áreas dos êmbolos são diferentes, a força de saída em A2 não será a

mesma de entrada:

∆𝑝2 = 𝑓→

𝐴2(17)

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O teorema de Pascal nos garante que a variação de pressão será igual em

todos os pontos:

∆𝜌1 = ∆𝜌2(18)

𝐹→

𝐴1=

𝑓→

𝐴2(19)

Isolando-se a força F na equação, temos que:

𝐹→ =

𝑓 →

𝐴2 𝑥 𝐴1(20)

Desta forma, pode-se notar que a força de entrada é inversamente proporcional

à área de saída do êmbolo da prensa hidráulica. No caso, os êmbolos das

seringas do guindaste.

III – MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais utilizados foram:

6 seringas (2 de 20ml / 4 de 20ml)

Mangueiras de aquário

3 retângulos de madeira (20cm, 15cm, 12cm)

2 dobradiças

Parafusos

Bico de garrafa PET (Base giratória)

Base (Madeira)

Suporte da seringa (Madeira)

Cano PVC (25mm de diâmetro)

3 tipos diferentes de corante

Água

Abraçadeira

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Gancho (Ponta do guindaste)

Fita veda rosca

Furadeira

Régua

Aplicador de cola quente

Bastão de cola quente

Pregos

Chave de fenda

Martelo

Os métodos utilizados foram:

Primeiramente para a construção do guindaste hidráulico, foram feitos

cortes nos pedaços de madeira (escolhidos de acordo com o menor peso para

facilitar os movimentos, os cortes e os furos):

-Madeira 1: 20 cm, chanfrada na ponta com um ângulo fechado

-Madeira 2: 15 cm

-Madeira 3: 12 cm

-Madeira 4: Base do guindaste

-Madeira 5: Sustentação da seringa

Após o corte das madeiras, foi iniciado o processo para a união das

mesmas, dando forma ao guindaste. A madeira 1 foi unida à madeira 2 através

de uma dobradiça, acoplada com o auxílio de parafusos, posteriormente

unimos a madeira 2 com a madeira 3 utilizando o mesmo método (Fig. 4).

Utilizando o bico da garrafa pet cortado e parafusado, foi acoplado o braço

articulado do guindaste à madeira 4 (Fig. 5) e a tampa da garrafa foi utilizada

como base para assim gerar um grau maior de movimentação horizontal.

Page 10: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

(Fig. 4- Parafusando a dobradiça) (Fig. 5- Unindo o bico da garrafa à base )

As seringas foram dispostas em pontos estratégicos para assim gerar o

movimento de maneira consistente para as três articulações. Para os

movimentos da ase e também do gancho, pedaços do cano de PVC foram

furados (Fig. 6) e parafusados à madeira (Fig. 7), podendo assim exercer o

movimento de maneira mais livre com relação à seringa do gancho e dando

firmeza para a seringa da base que gera os movimentos horizontais, juntando-

os com cola quente com auxílio do aplicador (Fig.8).

(Fig. 6- Furando o PVC) (Fig. 7- Parafusando o PVC à madeira)

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(Fig. 8- Junção da seringa com o PVC)

Pequenos furos foram feitos no êmbulo de duas seringas e ligadas por

um parafuso à madeira, possibilitando posteriormente assim o mecanismo de

movimentação do braço hidráulico.

Para a movimentação da base (madeira de 20 cm), prendeu-se um

apoio de pvc à um bloco de madeira para dar sustentação (Fig. 9), após isso

um parafuso foi fixado à madeira de 20cm (Fig. 10) ligando-a ao êmbulo da

seringa (Fig. 11).

(Fig. 9- Apoio de PVC preso ao bloco de madeira)

(Fig.10- Fixação do parafuso na madeira de 20cm)

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(Fig. 11- Ligando o êmbulo da seringa ao parafuso)

Para a movimentação vertical utilizou-se a seringa de 20ml que foi

colada à madeira de 20cm para que posteriormente realize o movimento da

madeira de 15cm (Fig.12).

(Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm)

Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a

seringa, posteriormente conectada com cola quente, na madeira de 15cm.

Após isso, foi colocado um parafuso na madeira de 12cm em um ponto

específico, para poder conectar a extremidade do êmbulo à madeira.

Após a construção da parte mecânica do projeto realizou-se a

implantação do gancho à ponta da madeira de 12cm (Fig. 13).

Page 13: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

(Fig.13- Implantando o gancho à ponta da madeira de 12cm)

Para a instalação da parte hidráulica e finalização do projeto, foram

cortados pedaços de mangueiras de aquário para a conexão entre seringas de

controle e movimento. Desse modo preencheram-se três seringas ainda não

acopladas ao guindaste com água e corante de cores diferentes para a

formação das articulações.

Os reservatórios das seringas ligadas ao guindaste necessariamente foram

esvaziados, sem ar e água, em seguida foram enchidas as respectivas

seringas e mangueiras (Fig. 14), acoplando-as aos seus devidos pares e

formando o sistema hidráulico. Após tal etapa as pontas das seringas foram

coladas com cola quente às mangueiras (Fig. 15), sendo uma delas vedada

com fita veda rosca e uma abraçadeira por conta de vazamentos (Fig. 16 –

indicado com a seta).

Furou-se a base de madeira após as medidas das seringas, para prender com

braçadeiras as seringas de controle do guindaste hidráulico (Fig. 16).

(Fig. 14- Enchendo seringas e mangueiras)

Page 14: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

(Fig. 15- Junção de seringas e mangueiras com uso da cola quente)

(Fig. 16- Vedação com fita veda rosca e abraçadeira, indicada com a seta)

Para os testes de pressão das seringas, foram utilizados 3corpos de

prova, sendo eles produtos de supermercado, 2 deles com massa de 1000g e o

terceiro, 500g. Testou-se, variando o(s) produto(s) de acordo com o início de

movimento do êmbolo de cada Seringa de Controle. O uso dos corpos de prova

foi cauteloso, tomanod sempre cuidado para que o esforço do guindaste não

fosse extremo ao ponto de danificá-lo, a paritr do instante em que o movimento

do guindaste começava a se interferido pela massa demasiada pendurada em

seu gancho, utilisavamos um conjunto de corpos de prova com massa inferior.

É comeste teste que se obtém dados sobre o trabalho da força peso

sob as Seringas, específico para cada uma das três.Com o uso de uma régua,

retirou-se 3 vezes os valores do diâmetro da seringa de 10mL e da seringa de

20mL. Com a régua,mediu-se a distância de deslocamento de cada par

de seringas (azul, verde e vermelha) ao receber os pesos.

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IV - RESULTADOS:

Ao longo deste experimento, utilizaram-se determinados conjuntos de corpos

de prova em cada seringa, para se realizar o movimento do braço, para cada

um desses conjuntos foi retirado suas respectivas massas em conjunto com

seus respectivos pesos (utilizou-se para isto g=980 cm/s²). Estes dados

encontram-se na Tabela 1.

Tabela 1: Massa e Peso de cada conjunto de corpos de prova

Seringas Conjuntos Massa Total (± 20) Peso (± 20)

Utilizados g dyn

Azul 2 corpos de 2000 1960000

Prova A

Verde corpo de 500 490000

prova B

Vermelha corpos de 1500 1470000

prova A + B

Nesta Tabela, têm-se apresentadas as massas necessárias para causar um

determinado peso nas seringas que se encontram na vertical, realizando assim

o movimento do braço.

Para a determinação do erro do peso (Fp), obteve-se o seguinte:

Desconsiderando-se o erro da aceleração gravitacional, tem-se:

Page 16: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

Os resultados obtidos para o diâmetro de cada seringa encontram-se

apresentados na Tabela 2.

Tabela 2: Diâmetros de cada seringa

Seringa de 20 mL (± 0,1) cm Seringa de 10 mL (± 0,1) cm

1,8 1,4

1,8 1,5

1,9 1,5

1,83 ± 0,05 1,46 ± 0,05

Nesta Tabela, têm-se apresentados os dados obtidos para os diâmetros de

cada seringa, bem como suas médias e desvios padrões.

Assim, têm-se:

Para o cálculo do erro da área para a seringa de 10 mL, obteve-se o seguinte:

Page 17: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

Comoπ é uma constante, considera-se seu erro como igual a zero. Assim:

Assim, para a área da seringa de 10 mL, tem-se:

A10mL = 2,29 ± 0,03 cm²

Para o cálculo do erro da área para a seringa de 20 mL, obteve-se:

Assim, para a área da seringa de 20 mL, tem-se:

A20mL = 2,87 ± 0,03 cm²

Page 18: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

Para os dados obtidos do deslocamento de cada par de seringas ao se inserir

cada um dos conjuntos de peso, obtiveram-se os seguintes dados apresentados

na Tabela 3.

Tabela 3: Deslocamentos de cada par de seringas

Deslocamento Seringa Deslocamento Seringa Deslocamento Seringa

Azul (± 0,1) cm Verde (± 0,1) cm Vermelha (± 0,1) cm

4,1 2,3 4,5

4,0 2,2 4,4

4,2 2,2 4,5

4,1 ± 0,1 2,23 ± 0,06 4,46 ± 0,06

Nesta Tabela, têm-se apresentados os dados obtidos para o deslocamento de

cada par de seringas, bem como sua média e desvio padrão.

Parte hidráulica:

Foi necessário se calcular o erro da pressão a partir da seguinte forma:

Ainda, comparando-se as pressões manométricas obtidas em uma coluna

d’água, têm-se:

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Para a Seringa Vermelha:

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 𝐹𝐴+𝐵

𝜋 (1,462⁄ ) ²

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 1500𝑥980

𝜋 (1,462⁄ ) ²

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 878055 (𝑑𝑦𝑛

𝑐𝑚²)

O erro da pressão para a Seringa Vermelha é dado por:

(𝜎𝑃

878055)

2

= (20

1470000)

2

+ (0,03

2,29)

2

(𝜎𝑃) = √132316358,6 = 11502,88 ≅ 11503 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚²

Sendo assim:

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 878055 ± 11503 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚²

Comparando-se a pressão manométrica causada no conjunto seringa vermelha

em uma coluna d’água, têm-se:

ℎ𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 𝑃𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎

𝜌𝑔=

878055

1𝑥980= 895,97 𝑐𝑚

Para a Seringa Verde:

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = 𝐹𝐵

𝜋 (1,462⁄ ) ²

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𝑃𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = 500𝑥980

𝜋 (1,462⁄ ) ²

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = 292685 (𝑑𝑦𝑛

𝑐𝑚²)

O erro da pressão para a Seringa Verde é dado por:

(𝜎𝑃

292685)

2

= (20

490000)

2

+ (0,03

2,29)

2

(𝜎𝑃) = √14701969,36 = 3834,31 ≅ 3834 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚²

Sendo assim:

𝑃𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = 292685 ± 3834 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚²

Comparando-se a pressão manométrica causada no conjunto seringa

verde em uma coluna d’água, têm-se:

ℎ𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 𝑃𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎

𝜌𝑔=

292685

1𝑥980= 298,66 𝑐𝑚

Para a Seringa Azul:

𝑃𝑎𝑧𝑢𝑙 = 𝐹𝐴+𝐴

𝜋 (1,832⁄ ) ²

Page 21: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

𝑃𝑎𝑧𝑢𝑙 = 2000𝑥980

𝜋 (1,832⁄ ) ²

𝑃𝑎𝑧𝑢𝑙 = 745185 (𝑑𝑦𝑛

𝑐𝑚²)

O erro da pressão para a Seringa Azul é dado por:

(𝜎𝑃

745185)

2

= (20

1960000)

2

+ (0,03

2,87)

2

(𝜎𝑃) = √60674525,61 = 7789,38 ≅ 7789 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚²

Sendo assim:

𝑃𝑎𝑧𝑢𝑙 = 745185 ± 7789 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚²

Comparando-se a pressão manométrica causada no conjunto seringa azul

em uma coluna d’água, têm-se:

ℎ𝑎𝑧𝑢𝑙 = 𝑃𝑎𝑧𝑢𝑙

𝜌𝑔=

745185

1𝑥980= 760,39 𝑐𝑚

Parte mecânica: Para o cálculo do erro do trabalho exercido pela força peso sobre os êmbolos

das seringas, utilizou-se a seguinte equação, lembrando que não possui erro,

visto que para todos os casos seu valor foi constante e igual a 1. Desta maneira,

somente os valores da força peso e do deslocamento sofrido pelos êmbolos

influenciaram, por possuírem erro, nos valores de erro para o trabalho realizado.

Page 22: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

Trabalho motor para a Seringa Verde:

𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠𝜃

𝑊 = 𝑃𝐵 . 𝑑. 𝑐𝑜𝑠0𝑜

𝑊 = 𝑚𝐵 . 𝑔. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠0𝑜

𝑊 = 500 𝑥 980 𝑥 2,23 𝑥 1

𝑊𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = 1092700 𝑒𝑟𝑔

Para o cálculo do erro obtido em relação ao trabalho visto na seringa verde,

obteve-se, através da equação para obtenção do erro do trabalho mostrada

acima:

(𝜎𝑊

1092700)

2

= (20

490000)

2

+ (0,06

2,23)

2

𝜎𝑊𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = √1628828249 = 40358,74 ≅ 40359 erg

Desse modo, a melhor maneira de se representar o trabalho motor para a

SeringaVerde é:

𝑊𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = 1092700 ± 40359 𝑒𝑟𝑔

Trabalho motor para a Seringa Vermelha:

𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠𝜃

𝑊 = 𝑃𝐴+𝐵 . 𝑑. 𝑐𝑜𝑠0𝑜

𝑊 = 𝑚𝐴+𝐵 . 𝑔. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠0𝑜

Page 23: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

𝑊 = 1500 𝑥 980 𝑥 4,46 𝑥 1

𝑊𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 6556200 𝑒𝑟𝑔

Para o cálculo do erro obtido em relação ao trabalho visto na seringa vermelha,

obteve-se, através da equação para obtenção do erro do trabalho:

(𝜎𝑊

6556200)

2

= (20

1470000)

2

+ (0,06

4,46)

2

𝜎𝑊𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = √7782179412 = 88216,66 ≅ 88217 erg

Desse modo, a melhor maneira de se representar o trabalho motor para a

Seringa Vermelha é:

𝑊𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 = 6556200 ± 88217 𝑒𝑟𝑔

Trabalho motor para a Seringa Azul:

𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠𝜃

𝑊 = 𝑃𝐴+𝐴. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠0𝑜

𝑊 = 𝑚𝐴+𝐴. 𝑔. 𝑑. 𝑐𝑜𝑠0𝑜

𝑊 = 2000 𝑥 980 𝑥 4,1 𝑥 1

𝑊𝑎𝑧𝑢𝑙 = 8036000 𝑒𝑟𝑔

Para o cálculo do erro obtido em relação ao trabalho visto na seringa azul,

obteve-se, através da equação para obtenção do erro do trabalho:

Page 24: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

(𝜎𝑊

8036000)

2

= (20

1960000)

2

+ (0,1

4,1)

2

𝜎𝑊𝑎𝑧𝑢𝑙 = √38429506250 = 196034,452 ≅ 196034 erg

Desse modo, a melhor maneira de se representar o trabalho motor para a

Seringa Azul é:

𝑊𝑎𝑧𝑢𝑙 = 8036000 ± 196034 𝑒𝑟𝑔

V - DISCUSSÃO:

Analisando a parte mecânica, conclui-se que a energia potencial gravitacional

do sistema é transferida para o embolo na forma de energia cinética,

provocando seu deslocamento, sendo a força peso do sistema a responsável

por gerar o trabalho, e consequentemente, a transferência de energia.

- Seringa Azul: A força exercida sobra a seringa teve de ser maior do

que nas demais seringas, pois o movimento que esta seringa é responsável

tem o peso como força atuante contraria ao movimento desejado. Podemos

percerber também que o fato dessa seringa ser a maior do conjunto acaba

dificultando o movimento já que a força aplicada nela deve ser maior, isso pode

ser provado através da equação:

p = F/A -> F = p.A

Uma forma de aliviar a força necessária para o movimento, seria trocar essa

seringa maior (20 ml) que aparentemente para ser mais rígida e potente

fazendo com que achamos que seu movimento sera mais fácil desta forma, por

uma seringa menor (10 ml), assim teríamos a seguinte formula:

F entrada = ( F saída / A saída ) . A entrada

Page 25: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

Com esta troca, seria possível obter uma vantagem mecânica no guindaste,

pois a força necessária aplicada para o movimento total do conjunto, seria

menor do que antes quando ainda era utilizada a seringa maior (20 ml).

- Seringa Vermelha: Esta seringa foi responsável pela segunda maior

força necessária de movimento, sendo tal responsável por todo movimento do

guindaste, notou-se certa dificuldade em tal movimento, já que a posição que a

seringa foi colocada acabou afetando diretamente em seu desempenho,

fazendo com que em seu deslocamento o embolo não ficasse diretamente

alinhando com a seringa aumento drasticamente o atrito, e também ocorrendo

significante desperdício de liquido.

- Seringa Verde: Esta seringa apresentou a menor força necessária

para seu movimento, já que tal era responsável somente pelo movimento da

última madeira que era o menor e menos pesado pedaço, tal seringa se

comportou muito bem, não havendo significativos problemas esta cumpriu

perfeitamente com seu papel.

Notou-se a grande dificuldade na manutenção da parte hidráulica do

experimento, já que a mangueira ao ser encaixada na seringa se soltava com a

pressão, assim se fez necessário alguns utensílios para não deixar com que

isso ocorresse, nas seringas Rosa e Verde, foram utilizados apenas super cola,

já na seringa Azul tivemos de utilizar além da super cola, uso de veda rosca e

presilhas (enforca-gato).

VI - REFERÊNCIAS:

[1] Arquimedes. Disponível em :

<http://www.suapesquisa.com/pesquisa/arquimedes.htm> Acesso em : 05 de

junho de 2017

[2] Pressão Hidrostática. Disponível em:

<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/pressao

2.php> Acesso em: 05 de junho de 2017

[3] Teorema de Stevin. Disponível em:

<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/teorema

destevin.php>Acesso em: 05 de junho de 2017

Page 26: Engenhocas: Guindaste Hidráulico · 2017-06-21 · (Fig. 12- Seringa de 20ml colada à madeira de 20cm) Para o movimento do gancho parafusou-se o apoio de pvc para a seringa, posteriormente

[4] Regime de Escoamento. Disponível em:

<https://pt.wikipedia.org/wiki/Regime_de_escoamento> Acesso em: 05 de

junho de 2017

[5] Teorema de Pascal. Disponível em:

<https://pt.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Pascal> Acesso em: 05 de junho de

2017