Projeto

Passo a passo da construção do carrinho de ratoeira:

                                                   1º Os materiais básicos na construção do nosso primeiro carrinho foi : CDs, ratoeira, alicate, serra e madeira 

2º demos início ao projeto 

Testes com o nosso 1º carrinho: 

No nosso segundo carrinho fizemos modificações na ratoeira e na haste como mostra as imagens a seguir : 

Teste com o segundo carrinho: 

O segundo carrinho construído é o qual iremos usar na competição. Por fim temos as seguintes imagens: 

Imagem traseira:

                                                      Imagem de cima:

                                              Imagem lateral:

Procedimento

Problemas e soluções:
Fizemos um carrinho, porem ficou pesado, pois colocamos duas haste de madeira e mais duas madeiras segurando a ratoeira, por ficar pesada consequentemente não andou, o eixo foi um ferrinho, e colocamos dois CDs para cada roda. Para solucionar este problema achamos melhor retirar as duas madeiras que segurava a ratoeira e usamos enforca gato para segura-lá, o eixo usamos um ferro que geralmente segura planta (como, hortênsias) e colocamos apenas um CD para cada roda, o carrinho andava bastantes metros, porem não tão rápido. Levamos eles para fazer o primeiro teste na escola, e então o professor nos orientou de sobre algumas coisas que estava errado, por exemplo, o tamanho da nossa ratoeira, e que faltava o travamento, e nos auxiliou dizendo que se diminuísse a haste, o carrinho andaria mais rápido. Portanto mudamos a ratoeira para a 7X12 (a qual deveria ser usada, de acordo com a regra), usamos o travamento da própria ratoeira e diminuímos a haste, com isso houve uma diminuição do tempo para 4, 03 segundos.

                                                    No nosso 1º carrinho colocamos a ratoeira errada

                                                   No 2º carrinho trocamos a ratoeira e diminuímos a haste

Física no projeto- Relatório

O carrinho tem muitas coisas haver com física, algumas delas são:

1º Lei de Newton Inércia e Força de Atrito: todo objeto continua em repouso a não ser que uma força seja aplicado a ele. Um corpo em movimento tende a continuar em movimento em linha reta e com velocidade constante, ou seja, em MRU. Para alterar esse seu estado natural de movimento é necessário a atuação de uma força resultante não nula. Nesse caso o carrinho após o fio dental ter sido puxado pela haste o carrinho anda por inércia e o que para é a força de atrito.

2º Lei de Newton: na segunda lei, Newton analisou a relação que existe entre a força aplicada em um corpo e a mudança na velocidade que ele sofre. Após realizar várias experiências, Newton constatou que algo sempre ocorria. A variação da velocidade sofrida por um corpo é diretamente proporcional á resultante das forças nele aplicadas. No caso do carrinho através da trava acionada na ratoeira é aplicada uma força ( uma pressão ) no carrinho acionando a haste que irá fazer com que ele ande, a velocidade do carrinho está ligada a força aplicada, a haste e a massa do próprio carrinho.

3º Lei de Newton: Princípio da ação e reação "a uma ação sempre se opõe uma reação igual, ou seja, as ações de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e se dirigem a partes contrárias "
Percebemos a 3º lei onde a ação é a força exercida pela ratoeira que reage com o carrinho andando.

Outras questões relacionadas a Física que está presente no carrinho:

Força Peso: Força com que a Terra atraí um corpo, podendo variar com a massa e gravidade do local.
Força Normal: Força contrária ao peso, sempre que apoiada em um substrato
Força de Atrito: é o componente horizontal da força de contato que atua sempre que dois corpos entram em choque, e há tendencia ao movimento. É gerada pela asperidade dos corpos. A força de atrito é sempre paralela às superfícies em interação e contraria ao momento relativo deles.
Energia: A mola que aciona uma ratoeira é na verdade um reservatório de energia potencial. Quando armamos a ratoeira, sua mola armazena uma boa quantidade de energia, que depois se transforma em energia cinética (a batida) quando ela desarma. Essa energia potencial pode ser usada, pois pode ser transferida para o carrinho, e movimentá-lo. O que obtemos, então, é que toda essa energia vai ser empregada para impulsionar o carrinho. Tanto maior a força da ratoeira (maior energia potencial armazenada) o rendimento na sua transferência para o carrinho, maior será a velocidade atingida e, conseqüentemente, mais longe ele poderá ir. Isso é feito enrolando-se um fio no eixo propulsor do carrinho ou em um mecanismo apropriado que pode ser adaptado. Quando a ratoeira desarma, o fio é puxado, transferindo a energia da mola para a roda propulsora.

Cálculos:

Vm= 3m/ 4,03= 0,74 m/s
Ep= 0,279. 9,8. 12= 32,82
P= 279. 9,8 = 2.734,2
Ec(m)= 279. 16,25/2 = 2.266,875 J
Pot(m)= 2.266,875/ 4,03 = 562,5w

Conclusão- Relatório

Tínhamos que construir um carrinho de ratoeira seguindo as regras proposta pelo professor, e tinha que andar no minimo 3 metros. E de acordo com as aulas ele marcaria as datas para levarmos o carrinho para ele observar o que tínhamos. Levamos duas sextas- feiras consecutivas. Conseguimos montar um carrinho de ratoeira onde a própria funcione como uma espécie de motor para fazer com que o carrinho avance os três metros sem sair das linhas laterias. A medida da posta até então será de três metros por noventa centímento. Alem de conseguirmos compreender e aperfeiçoar os alicerces de mecânica clássica, tais como as três leis de Newton. A finalidade deste desafio é desenvolver métodos eficazes de transformação de energia potencial em cinética. A eficiência da maquina é crucial, pois vencera a competição o veículo mais rápido e que nao queime nos limites da pista.

1º e 2º carrinho

Esse foi o primeiro carrinho que fizemos, mas ficou muito pesado e não andou.

Então resolver trocar a rodas, fazer ele quadrado, e tirar a madeira que estava como apoio da ratoeira

E então deu certo, e andou até mais do que três metros, porem usamos a ratoeira errada.

Sexta feira temos que levar outro carrinho com a ratoeira certa, então nesta semana trabalharemos em outro carrinho e pretendemos fazer bastantes mudanças. 

Carrinho de ratoeira

A ideia: a mola que aciona uma ratoeira é na verdade um reservatório de energia potencial. Quando armamos a ratoeira, sua mola armazena uma boa quantidade de energia, que depois se transforma em energia cinética (a batida) quando ela desarma. Essa energia potencial pode ser usada, pois pode ser transferida para o carrinho, e movimentá-lo. O que obtemos, então, é que toda essa energia vai ser empregada para impulsionar o carrinho. Tanto maior a força da ratoeira (maior energia potencial armazenada) o rendimento na sua transferência para o carrinho, maior será a velocidade atingida e, conseqüentemente, mais longe ele poderá ir.
Assim, a competição consiste em se montar um carrinho, capaz de atingir a maior distância quando solto, propulsionado apenas pela força de sua ratoeira. Isso é feito enrolando-se um fio no eixo propulsor do carrinho ou em um mecanismo apropriado que pode ser adaptado. Quando a ratoeira desarma, o fio é puxado, transferindo a energia da mola para a roda propulsora. Veja que isso é feito por um sistema de alavanca, que justamente consiste em um dos segredos para se obter o carrinho que vai mais longe. Se a alavanca for muito curta, teremos excesso de potência aplicada ao eixo da roda, e o carrinho derrapará sem ter tempo de atingir a velocidade máxima. Por outro lado, se a alavanca for longa demais, demorará para transferir a energia e ela será menor, caso em que também teremos baixo rendimento. A alavanca deve ser dimensionada para se obter o melhor rendimento na transferência da energia armazenada na mola. Quando soltamos o carrinho, a ratoeira armada puxa a linha que movimenta a roda e ele sai até atingir a velocidade máxima. Quando a ratoeira puxa toda a linha, o carrinho segue com o impulso e deve atingir a maior distância possível

O projeto: existem algumas partes do projeto que não são do kit e que devem ser conseguidas pelo montador. Uma delas é a própria ratoeira que, conforme explicamos, deve ser a menor possível para que o veículo não se torne perigoso no manuseio. O segundo item que improvisamos, mas que eventualmente pode ser do Modelix, são as rodas que tiramos de um carrinho de brinquedo de baixo custo. É importante também o tipo de linha usado na propulsão. Pode ser um barbante comum, ou uma linha forte, mas uma alternativa que se mostrou interessante é o próprio elástico existente no kit Modelix. Finalmente, temos a alavanca e a linha. A alavanca nada mais é do que um palito de churrasco, mas existem outras alternativas a serem consideradas, pois qualquer haste rígida e leve (plástico ou outro material) pode ser empregada. As próprias barras do Modelix poderiam ser utilizadas, mas lembramos que há dois fatores fundamentais que devem ser considerados nesse caso. Um deles é o peso, que deve ser o menor possível. O palito de churrasco é bem mais leve que as barras do Modelix. Já, por outro lado, o palito é mais rígido que as barras, que tendem a entortar quando um esforço maior é realizado

Agora no papel..

Domingo iremos começar a construção, e fizemos o esboço do que realmente iremos fazer

Determinando funções

Passo a passo do que estamos pensando

Competição de Carrinho de Ratoeira

pensando sobre o projeto...

3º trimestre

Terminamos as provas oficiais e daqui alguns dias entraremos no terceiro trimestre e a nossa iniciação tecnológica irá ser um carrinho de ratoeira.

Finalizando o foguete a água

Ficamos em 7º lugar no geral, fizemos 7,06 segundos e ganhamos 3000 pontos. E da nosso sala ficamos em 4º lugar! Nosso foguete estava muito bom, e ficaria até mais tempo, porem na hora do lançamento estava ventando e nos atrapalhou.

Últimos testes

Semana passada fizemos o ultimo teste, usando algumas coisas a mais, como o elástico para prender a base de madeira em um tijolo, porem neste teste a "base de tijolo" foi improvisada, pois este teste foi feito em Caçapava, onde duas das meninas do grupo moram, e a base que usamos estava em Taubaté na casa de outra menina do grupo. Tivemos problemas com o paraquedas, pois nem sempre ele abria, também tivemos problemas com a rolha, mas não trocamos, pois temos mais uma apenas e queremos usa- lá para a competição. A competição ocorrerá amanha, dia 13 de agosto de 2015 (quinta- feira), pois pedimos para o professor, para gente fazer separado, porque dia 15 de agosto de 2015 (sábado) onde realmente vai ser o dia em que foi marcada a competição, e onde todos os grupos irão participar, a maior parte do nosso grupo já tinha compromissos impossível de ser adiado. A seguir alguns videos no nosso teste:

Aqui o paraquedas caiu, e tivemos que fazer todo o processo de segurança

Neste teste, tudo ocorre bem e certo, até o foguete chegar em cima e o paraquedas não abrir, portanto o tempo não foi grande

Podem observar, que o foguete não vai alto (uma das integrantes do grupo disse que ele bateu na parede, tendo um obstaculo e não conseguindo ir mais alto), o paraquedas abre, mas tudo em um baixo tempo

E finalmente, o que dá certo! 

Teste nas ferias

Não foi gravado o lançamento, pois foi muito rápido, e não deu tempo, por isso foi feito este video

• Estamos providenciando uma ou duas novas rolhas; estamos fazendo mais um paraquedas, para somar em três (como reserva); compramos um elástico, o qual é utilizado em cirurgia, para "grudar" a parte de madeira da base em um bloco, o qual levaremos no dia para a competição.

Ultimo teste feito na escola

Na segunda- feira, dia 22 (de junho) fizemos o ultimo teste feito na escola. O nosso tempo foi de 4,41 segundos; 1,91 segundos; 4,43 segundos. Sendo que o melhor tempo, em relação a todos os segundos anos do Idesa (2015) feito até agora é de 10,48 segundos.
Vamos fazer algumas mudanças durante as ferias, para tentarmos melhorar!

Mais testes

Realizamos mais testes, pois tínhamos problemas na trava Não achamos um cano menor para conseguirmos travar, com isso colocamos mais "enforca- gatos" para dar mais volumes e usar o menor que cano que encontramos. 

Também compramos uma bomba, pois no começo do projeto tínhamos uma, porem quebrou.

Fizemos mais paraquedas de reserva. Compramos mais garrafas de 600 ml. E também encontramos mais rolhas, porem não tão boas. 

Teste

Finalizando o relatório

7-) Explicar as grandezas utilizada no projeto.
Pressão é usada na garrafa, quando, bombeamos e levamos pressão até a garrafa, para subir
Força: Ao bombearmos; a força que faz o garrafa subir, e a água de descer.
Raio, diâmetro e, perímetro: são medidas da garrafa, que utilizamos para calcular a força que precisamos exercer para dar uma determinada pressão e o foguete subir.

9-) Cientista que ajudaram no desenvolvimento dos foguete. Explique.
Robert Goddard teve o interesse pelo foguetões levou-o a provar, em 1915, que estes aparelhos poderiam progredir no vácuo, recorrendo as leis de ação e reação. Passando quatro anos, testou os primeiros motores de foguetões a usar combustíveis líquidos. Em 16 de março de 1926 lançou o primeiro foguetão com combustíveis liquido, que utilizava uma mistura de petróleo e oxigênio liquido. O aparelho atingiu uma altura de 12,5 metros, depois de ter sido lançado perto da quinta de uma tia de Robert. No total, o voo durou 2,5 segundos e o foguetão percorreu 56 metros ate cair em cima de ma barraca abandonada. E três anos depois lanço o foguetão equipado com instrumentos, concretamente um barômetro, um termômetro e uma pequena câmara para filmar.
Tsiolkovsky foi o primeiro a calcular que a velocidade de escape da Terra para a órbita era de 8 km/segundo e que para atingir esta, era necessário um foguete de múltiplos estágios utilizando oxigênio liquido e hidrogênio liquido como propelentes.
Vladimir Leónov realizou um teste de sucesso de um motor quântico experimental revolucionário, cujas características técnicas são muito superiores aos atuais propulsor quântico inovador de decolagem vertical, de apenas 54 kg de peso, que alcançou um impulso de 500 a 700 quilogramas força, utilizando 1 KW de potencia.
Wernher vom Braun foi um engenheiro alemão e é mundialmente conhecido por sua participação como projetista chefe do primeiro foguete de grande porte movido a combustível liquido em serio, o Aggregat 4, e por liderar o desenvolvimento do foguete Saturno V, que levou os astronautas dos EUA á Lua, em julho de 1969

Informações para auxiliar na construção do foguete

Estabilidade 
Uma garrafa nua pode ser lançada como foguete, mas ela certamente vai girar e rolar, o que causará, dentre outras coisas, um arrasto ( força que tende a empurrar o foguete para trás) muito maior do que outra garrafa que consegue manter-se com o nariz sempre apontado para frente. Note que eu não disse "para cima". Se você conseguir entender a diferença, seus foguetes serão sempre um sucesso. Vamos lá.

Ângulo de ataque

os foguetes são veículos projetados para se deslocar numa direção vertical (ou o mais próximo possível dela), vencendo a força da gravidade, diferentemente de aviões, que têm asas e superfícies móveis de controle que produzem sustentação e que permitem que eles voem na horizontal. 

Nossos foguetes, portanto, terão melhor desempenho sempre que se deslocarem da maneira mais alinhada com o fluxo de ar quanto possível. Chamamos de ângulo de ataque aquele formado pela posição da fuselagem do foguete em relação ao fluxo de ar produzido pelo seu deslocamento. quando menor for esse ângulo, mais alinhado o foguete estará.
Imagine um foguete se deslocando pelo ar (sem vento). O ar passa alinhadamente ao longo do corpo. Se essa situação não for perturbada, o foguete permanecerá voando na mesma direção. Essa é a sua atitude neutra. 

Atitude neutra

Atitude perturbada

Atitude estável

Se o foguete for perturbado, por exemplo, por uma rajada de vento ou uma aleta desalinhada, ele assumirá uma posição de ângulo de ataque maior que zero. Um foguete de atitude estável (com estabilidade) faz correções contínuas durante seu vôo, oscilando e tentando manter o ângulo de ataque sempre em zero. É muito parecido com as correções que você tem que fazer quando anda de bicicleta. 

Entretanto, se ele começa a voar em ângulos cada vez maiores e eventualmente dá cambalhotas no ar ele tem uma atitude instável (sem estabilidade). Por outro lado, um foguete que esteja neutramente estável (sem oscilar), continuará voando na mesma direção, mesmo que tenha um ângulo de ataque maior que zero. 

Atitude instável

Atitude instável

Atitude neutralmente estável

Há dois fatores principais que influenciam a estabilidade de vôo de nossos foguetes: o centro de gravidade (CG) e o centro de pressão (CP). Para que um foguete tenha uma atitude estável (capaz de fazer as devidas correções durante o vôo), o CG deve estar á frente do CP. 

Centro de gravidade  

Símbolo do CG

Equilibrando o foguete 

O centro de gravidade de um foguete é muito fácil de ser encontrado. Basta simplesmente que você equilibre-o (todo carregado exceto pela água) em cima de uma régua ou algo parecido colocada na perpendicular da fuselagem. O ponto no qual o foguete ficar na horizontal indica o centro de gravidade (na verdade ele estará no interior do foguete mas não faz mal que a gente use a circunferência externa como referência).