PROJETO CATAPULTA COM ACIONAMENTO ELETRICO

Introdução

Este projeto consiste em desenvolver o trabalho em equipe, e aplicação direta de alguns conceito físicos além de estimular a criatividade em criar um equipamento com a melhor precisão possível.

A construção é rustica, utilizando materiais usados e reciclaveis, reunindo fatores para buscar o melhor resultado.
Neste projeto devemos construir um equipamento utilizado a mais de 2000 anos.

Construção.

Este processo é fundamental, ou seja para obter a melhor precisão, a construção. Os materiais utilizados na construção da catapulta são:

•  Madeira para a base
• Madeira para adequação do angulo de lançamento
• Dobradiça metalica
• Parafusos
• Pregos
• Cordonê
• Garrafa PET
• Elastico
• Bateria 12V 7Ah
• Receptor de controle remoto
• Controle remoto
• Cabo de 4 vias.
• Trava elétrica residencial
• Fixa cabos
• Tinta Spray - Preto

Passo a passo

Base - Utilizado madeira (MDF) nas dimensões 500x300x20 (mm) para base da catapulta, e 8 toquinhos de madeira para fazer os pés da base.

Suporte do lançador - Utilizado uma peça de madeira em forma de trapezio para adaptação do lançador em forma angular.

Base do lançador- Medindo 450x180x20 (mm) a base está inclinada em 30º .

Lançador- Feito de ferro unido com uma dobradiça e medindo 300 mm está limitado por um cordonê a um ângulo de lançamento de 30º, utilizado também uma ponta de uma garrafa PET para acomodo da bolinha de tênis e um elástico extensível de 490 mm.

Acionamento - Adaptado um receptor de controle remoto a uma fechadura elétrica para acionamento, utilizado uma bateria de 12V 7Ah para alimentação para não utilizar a rede elétrica.

Pintura- A pintura foi feita com tinta spray preto fosco.

Dimensões.

• Altura : 550mm
• Comprimento: 650 mm
• Largura : 50 mm
• Dimensão angular - conforme desenho abaixo

Números

De acordo com as regras do torneio, nós conseguimos 11 pontos 2 vezes de 5 pontos e mais 1 ponto.

Estavamos a 4,65 m da marcação central e nossos números eram:

x0  =  0m             t0  =  0s

x1  =  4,65m       t1  =  0,74s

Cálculo de Vo, Vox e Voy:

Vo²  =        g . x              4,65 .  9,8                    =         7,3 m/s

               sen(2.0)          sen(2.30°)                                      

Vox =    Vo . cos(0)         7,3 . cos(30°)           =        6,3 m/s

       

Voy =    Vo . sen(0)         7,3 . sen(30°)           =        3,6 m/s

Para atingir o alvo a bolinha deve sair aproxmadamente a 7,3 m/s

 Massa da bolinha - 100g

I = F . Δt

F . Δt = m . V1 - m . Vo

F = 0,1 . 7,3 / 0,02

F = 36,5 N

Elástico

k = F/x

Feito teste da constante do elástico:

k = (1 . 9,8)   k = 245 N/m

          0,04

Deslocamento necessário para lançar a bolinha no lugar certo:

x = F / k

x = 36,5 / 245

x = 15 cm

Energia potencial elástica:

Ue =  k . x² / 2

Ue =  245 . 0,15² / 2

Ue =  2,8 J

Acionamento Elétrico

O acionamento da catapulta foi dado atravez de um dispositivo eletronico composto por um receptor de controle remoto (433MHz), uma bateria 12V 7Ah e uma trava elétrica dispostos na configuração da figura abaixo.





Conceitos Físicos!

• Lei de Hooke - força elástica
• Teorema do Impulso
• Momento Linear
• Lançamento obliquo.

Lei de Hooke

Energia potencial elástica, dada pela consevação de energia em uma mola ou elástico, dado pela expressão:  Ue =  k . x² / 2
                               
Teorema do Impulso

Diz que o impulso é a força aplicada a um corpo em um determinado período, dado por:
I = F . Δt

Momento linear

É a quantidade de movimento dado pelo produto da massa pela velocidade:
p = m . v

Lançamento obliquo

Movimento de um corpo em X , Y seguindo uma direção e sentido e tem interferencia da gravidade com relação a altura de lançamento.

Problemas e Dificuldades

Um grande problema que tivemos foi a fixação da base do lançador que não conseguimos uma precisão no lançamento devido a isso, outro fator importante foi o impacto para o lançamento que desloca a base da posição.

  

  

Conclusão

Para este projeto, utilizamos basicamente a matéria de Fisica II, para cálculo de lançamento e momento, infelismente nosso projeto não está 100% nas medidas corretas para atingir o ápice do objetivo mas nos deu uma enorme referencia da importancia da fisica no nosso dia-a-dia. As primeira catapultas surgiram a aproximadamente a 2400 anos atrás e o principio basico de funcionamento é o mesmo, deve ter todas as medidas necessárias para que tenha precisão.
O acionamento elétrico nos dá a idéia de como resolver problemas com automação e utilizando materiais comerciais podemos obter um resultado aceitável.

 Fotos:

 

 

Referências:

• Principal referencia foi a matéria de Fisica 2 dada no 1º Semestre de 2012.
• PLT - Fisica volume I (Ref. 177)
• www.sofi.com.br/node/646