Coleta de dados

 Link para acessar dados sobre o sistema de seringas
https://drive.google.com/open?id=0B08Yi2RE7Dggc1EwNE1RUkhOM2c

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BRAÇO HIDRÁULICO.

Frederico Barros Teixeira Filho¹; Larissa Geovanna Alves de Oliveira²

Resumo: O projeto desenvolvido refere-se a um protótipo de braço hidráulico que teve sua pesquisa iniciada devido a uma atividade avaliativa das disciplinas de Prática de Ensino de Física Geral 1 e Laboratório de Física Geral 1, do curso de Licenciatura em Física. O protótipo representará um projeto de escala maior onde determinaremos a eficiência do sistema com dados qualitativos.

Palavras-chaves: Braço hidráulico, protótipo, variação de pressão, sistema hidráulico.

Abstract: The developed project refers to a prototype hydraulic arm that had its research initiated due to an evaluation activity of the General Physics Teaching Practice 1 and General Physics Laboratory 1, of the Licentiate course in Physics. The prototype will represent a larger scale design where we will determine the efficiency of the system with qualitative data.

Keywords: Hydraulic arm, prototype, pressure variation, hydraulic system.

Introdução

O Braço Hidráulico não possui determinada origem histórica, pois se trata na verdade da composição de outras máquinas. O mesmo possui similaridade com uma escavadeira hidráulica, devido ter o mesmo sistema de comando e até o mesmo formato, diferenciando apenas do fato que em escavadeiras é utilizado uma caçamba em sua extremidade.

O presente projeto, de igual maneira, objetiva de mover objetos, diferindo apenas no modo de comando, já que se utiliza a hidráulica como forma de manipulação.

Em 1652, o físico e matemático francês Blaise Pascal (1623-1662) propôs que: “A pressão aplicada a um fluido enclausurado é transmitida sem atenuação a cada parte do fluido e para as paredes do reservatório que o contém. ” Ou seja, se aumentarmos a pressão em um ponto do fluido, esta será sentida em todo e qualquer ponto com a mesma intensidade.

Objetivos

Representação de um braço hidráulico para determinar a eficiência, de forma qualitativa, do sistema hidráulico responsável pela realização dos movimentos de cada parte do protótipo. E verificar, por meio do software Tracker, o tempo em que são realizados esses movimentos.

Metodologia

O projeto teve seu desenvolvimento na Universidade Federal do Amazonas- UFAM. Com a finalidade de obtenção de nota nas disciplinas de Prática de Ensino de Física Geral 1 e Laboratório de Física Geral 1.

O projeto foi dividido em quatro dias com atividades distantes. Primeiramente determinamos os materiais que seriam necessários para a construção do protótipo, posteriormente adquirimos os mesmos. Após essa etapa, iniciamos a elaboração do croqui do braço hidráulico e simultaneamente realizamos testes com sistemas de seringas com tamanhos variados para selecionarmos o sistema de seringa com uma eficiência melhor. Essa seleção foi feita a partir de dados adquiridos no software Tracker e também de dados qualitativos em relação a força aplicada para cada movimento realizado no sistema. Feito isso, finalizamos a montagem do o protótipo.

Resultados

Com a obtenção de dados após análises feitas no software Tracker, obtivemos gráficos com y em função de t para determinarmos o tempo necessário do movimento de cada conexão feita no sistema. Então verificamos que, no sistema com seringas de mesmo tamanho, a força aplicada foi proporcional a área da seringa. Pois foi necessário uma força maior para movimentar a seringa de 60 ml, uma força média para a seringa de 20 ml e uma força menor para a seringa de 5 ml.

Quando alterado a sistema, não houve testes com as seringas de 60 ml devido ao diâmetro de sua entrada ser diferente das demais, impossibilitando qualquer tipo de conexão através das mangueiras de silicone disponíveis no presente momento.

Em relação às alterações feitas nas demais seringas, notou-se que a força aplicada é proporcional ao tempo em que é realizado o movimento. Quanto maior a força, maior será o tempo para a execução do movimento.

Também verificamos o tempo será o mesmo quando houver conexões de uma seringa menor para uma maior e de maior para uma menor, levando em consideração o fato de que deva ser realizado o movimento completo da seringa fixa. Porém a força aplicada será multiplicada, pois se faz necessário aplicá-la continuamente até o fim do movimento.

Considerações finais

O projeto de construção do protótipo do braço hidráulico foi realizado com êxito devido as pesquisas e estudos na área de mecânica e fluidos. Dessa forma, adquirimos dados quantitativos e matemáticos, que eram uma das propostas do projeto. Além de análises gráficas para determinar o tempo de cada movimento dentro do sistema hidráulico agrupado no protótipo do braço hidráulico.

Referências

ABIMAQ. Todas as máquinas do mundo. In: A historia das máquinas Abimaq 70 anos . São Paulo: Magma, pg. 51- 52, 2006. Disponível em: Acessado em: 05 de dezembro de 2016.

RESNICK,Halliday,Krane – Física 2,Quinta Edição,LTC Editora.

Projeto braço hidráulico

4º Dia
No quarto dia finalizamos a etapa de montagem do protótipo.

Protótipo montado com a estrutura de papelão.

Montagem do sistema hidráulico do protótipo.

Montagem do sistema hidráulico do protótipo. 2

Sistema interno com seringas de 20 ml.

Clique no link a seguir para acessar o vídeo do protótipo finalizado https://youtu.be/n8UrNDTDuXo

Projeto braço hidráulico

3º Dia

No terceiro dia de construção do projeto realizamos os testes com as seringas para determinar a variação da pressão interna exercida de mesmo volume e volumes diferentes. Houve algumas complicações devido ao diâmetro da mangueira que utilizamos inicialmente.

Abaixo segue anexo as imagens dos sistemas de seringas utilizadas nas gravações dos vídeos teste.

Seringas, uma de 20 ml e outra de 10 ml, respectivamente.

2 seringas de 5 ml.

2 seringas, uma de 20 ml e outra de 50 ml, respectivamente.

1ª Tentativa 
Clique no link a seguir para acessar o primeiro vídeo teste https://www.youtube.com/watch?v=Ohz9hPSXU3Y 

Nesse vídeo utilizamos duas seringas, uma de 60 ml e outra de 20 ml, e uma mangueira de silicone com o diâmetro maior que a entrada da seringa de 20 ml. Dessa maneira, podemos verificar que houve vazamento do fluído e do ar, ou seja, foi necessário liberar toda a pressão existente na seringa de 60 ml para que a seringa de 20 ml pudesse receber a pressão necessária para modificar seu estado inicial.

2ª Tentativa
Clique no link a seguir para acessar o segundo vídeo teste https://www.youtube.com/watch?v=z58KdG097lA

No segundo teste, utilizamos uma seringa de 20 ml e outra de 10 ml. Nessa tentativa não houve nenhuma variação, pois o vazamento de fluído e ar se deu nas entradas das duas seringas devido ao diâmetro da mangueira em questão ser maior que a entrada de amba, não permitindo então que a pressão exercida pela seringa de 20 ml pudesse projetar a seringa de 10 ml.

3ª Tentativa

Clique no link a seguir para acessar o terceiro vídeo teste https://www.youtube.com/watch?v=09kULKBqqU8

No terceiro vídeo teste tivemos sucesso, nele utilizamos seringas de tamanhos iguais e variados para determinarmos a variação de pressão interna realizado pelo fluído dentro do sistema. Nesse caso utilizamos uma mangueira de silicone com o diâmetro proporcional a entrada das seringas, dessa forma não houve vazamento de fluído e nem ar, ou seja, a pressão inicial foi equivalente a pressão final do esquema. 

Sistema com seringas de 5ml, 20ml e 60 ml em um suporte feito com isopor e palito de churrasco.

Vídeos de testes com alterações no sistema disponível nos link a seguir: 

Teste com seringas de mesmo tamanho: https://www.youtube.com/watch?v=c1mhmqUX6Aw 

Análises feita pelo software Tracker.

Análise da seringa de 20 ml.

Gráfico da análise do movimento da seringa de 20 ml quando conectada a outra seringa de 20 ml. (obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 12,73 segundos.

Conexão com seringas de 5 ml.

Gráfico da análise do movimento da seringa de 5 ml quando conectada com outra seringa de 5 ml. (obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 6,962 segundos.

Conexão de seringas de 60 ml.

Gráfico da análise do movimento da seringa de 60 ml quando conectada com outra seringa de 60 ml.(obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 9,991 segundos.

Resultados: em relação a dados qualitativos, verificamos que foi necessário exercer uma força maior na seringa de 60 ml. Enquanto na seringa de 20 ml, a força aplicada, foi média. E por fim, aplicamos uma força menor na seringa de 5 ml. 

Teste com alterações no sistema de seringas: https://www.youtube.com/watch?v=koJrUDQA-1Q

Análises gráficas do segundo teste no sistema de seringas.

 Conexão feita com uma seringa de 20 ml fixa no suporte e uma de 5 ml conectada na parte móvel do sistema.

Gráfico da análise do movimento da seringa de 20 ml quando conectada com uma de 5 ml. 

(obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 3,509 segundos.

Conexão feita com uma seringa de 5 ml fixa no suporte e outra de 3 ml conectada na parte móvel do sistema.

Gráfico da análise do movimento da seringa de 5 ml quando conectada a uma de 3 ml. (obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 5,600 segundos.

Resultados: como o diâmetro da entrada da seringa de 60 ml é diferente das demais, não foi possível haver alterações nas conexões. Em relação a dados qualitativos, a força aplicada na seringa de 3 ml para a de 5 ml foi maior do que a aplicada na seringa de 5 ml para mover a de 20 ml. O mesmo ocorre

Teste com alterações no sistema de seringas: https://www.youtube.com/watch?v=4_yXHp_Iw3E

Análises com o sistema de seringas com alterações.

 Conexão feita com uma seringa de 20 ml fixa no suporte e outra de 3 ml na parte móvel.

Gráfica da análise do movimento da seringa de 20 ml quando conectada a uma de 3 ml. (obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 9,680 segundos.

Conexão feita com uma seringa de 5 ml  fixa do suporte conectada com uma de 20 ml na parte móvel do sistema.

Gráfico da análise do movimento da seringa 5 ml quando conectada com uma de 20 ml.(obs: a seringa e a mangueira estavam totalmente preenchidas por água). A partir desse gráfico em função do tempo, temos que o valor de A equivale ao tempo em que a seringa levou para ser preenchida pelo líquido contido na outra seringa em que estava conectada. Ou seja, 12,87 segundos.

Resultados: em relação a dados qualitativos, a força aplicada na seringa de 20 ml para movimentar a seringa de 5 ml foi maior que a força exercida na seringa de 20 ml para movimentar a de 3 ml. O mesmo ocorreu com tempo em que o movimento foi realizado, sendo assim, temos que a força aplicada é proporcional ao tempo necessário para executar o movimento. 

Projeto braço hidráulico

    2º Dia
 No segundo dia da construção do protótipo iniciamos o croqui, desenhando no papel cartão as partes do braço hidráulico.

Medidas disponível no link a seguir: http://www.bracohidraulico.com.br/p/blog-page.html

        Imagem durante o desenho do croqui

 Imagem do desenho concluído com as medidas e os materiais utilizados.

1. Conjunto de réguas
2. Papel cartão
3. Lápis 
4. Borracha

Imagem de recortes das partes do croqui. 

                                              Imagem de recortes das partes do croqui. 

Imagem da colagem do papel cartão sobre o papel para maior resistência do esquema. Para colagem 

utilizamos bastão de cola quente e estilete para recortar.

Imagem das partes do croqui coladas e recortadas.

Projeto braço hidráulico

         1º Dia
No primeiro dia da construção do protótipo determinamos os materiais mais acessíveis para nosso orçamento. Dessa forma adquirimos:

1. papelão
2. tachinhas
3. papel cartão
4. seringas de tamanhos variados
5. mangueira de silicone com diâmetros diferentes
6. elásticos
7. clipes

Além desses matérias, utilizamos bastão cola quente, tesoura, estilete, alicate, régua, borracha e revestimento de uma caneta de plástico para fixação e ajustes durante a construção.

A imagem abaixo representa a primeira ideia do esquema de montagem do projeto: