EXPERIMENTO N 6 : Rampa e DinamômetroEngenharia Mecânica – Disciplina de Introdução à Engenharia - IEMEC

Objetivos: O objetivo deste experimento é ilustrar, através de um plano inclinado, formas de se realizar o mesmo trabalho racionalizando força.

Introdução Teórica: O plano inclinado é um exemplo de máquina simples, trata-se de uma superfície plana cujos pontos de início e fim estão a alturas diferentes.

Ao mover um objeto sobre um plano inclinado em vez de movê-lo sobre um plano completamente vertical, o total de força a ser aplicada é reduzida, ao custo de um aumento na distância pela qual o objeto tem de ser deslocado.

Resumindo, o plano inclinado permite uma (troca força x distância) que é conveniente nas suas aplicações.

Tipos de Planos Inclinados: Existem muitos planos inclinados que são usados pelas pessoas no dia a dia, ou seja:

Rampa – A rampa é o exemplo clássico do plano inclinado, pois sem ela, teríamos que deslocar objetos verticalmente, para o qual que seria necessário usar uma força maior do que a usada em uma rampa, vide Fig.1 abaixo:

Fig.1 Plano inclinado

Cunha (ferramenta) – A cunha é um objeto que possui dois planos postos em um ângulo agudo, e serve para cortar vários materiais, entre eles a madeira o machado é um tipo de cunha, vide Fig.2 abaixo:

Fig.2 Cunha

Parafuso - Se observarmos um parafuso, perceberemos que ele possui um plano inclinado, que é a rosca. Ela ajuda a encaixar o parafuso em algo sem se usar muita força, vide Fig.3 abaixo:

Fig.3 Parafuso

O Experimento: A idéia do experimento é verificar que com o uso adequado de um plano inclinado, pode-se realizar o mesmo trabalho fazendo-se menos força. O objetivo em questão é levantar um caixa com massas a uma determinada altura. O experimento consiste em utilizar duas rampas feitas com papelão, uma caixa de “Chá Mate Leão”, barbante, suportes, dinamômetro e massas.  Para iniciar o experimento, as duas rampas devem estar montadas de acordo com a Fig.4. Coloque as massas dentro da caixa e agora, sempre com a mesma velocidade e usando o dinamômetro, levante a caixa até a altura dos suportes de três modos: primeiramente sem o uso das rampas, depois na rampa mais curta (de maior inclinação) e finalmente na rampa mais longa (de menor inclinação). O que se observa no dinamômetro é que a força necessária para o levantamento é cada vez menor, enquanto que a distância percorrida pela caixa é cada vez maior. Logo o mesmo trabalho é feito usando-se de menos força, tendo de se percorrer uma distância maior, para uma melhor compreensão vide figura Fig.4 abaixo:

Fig.4 Montagem do Experimento

Material para o Experimento Lúdico N- 6:

a) Papelões para fazer as rampas (dois)b) Fita adesiva

c) Barbante

d) Caixa de “Chá Mate Leão” ou similar

e) Massas (moedas, arruelas, porcas ou massa de modelar...etc.)

f) Dinamômetro vide “Anexo”.

Procedimentos para execução do experimento:

a) Corte uma das rampas de papelão com  60 cm de comprimento e a outra rampa com 30 cm com a largura da caixa.

b) Faça dois suportes de mesmo tamanho e formato, se possível com os mesmos materiais para ambos.

c) Coloque uma das rampas em um suporte e a outra no outro. d) Fixe com fita adesiva as rampas na borda dos suportes, para que estas não

se desloquem. e) Fure dois lados da caixa de chá. Passe uma das extremidades do barbante

nos furos e amarre-o na outra ponta. Este arranjo deverá ficar parecendo uma sacolinha.

f) Coloque massas na caixa. g) Com o uso do dinamômetro, levante a caixa até que seu fundo atinja o topo

dos suportes de 3 modos: sem a rampa nenhuma e depois usando as duas rampas.

h) Anotar os valores, elaborar o relatório e entregar na próxima aula.

Dinamômetro: É um aparelho destinado a medir a rotação (rpm) e o binário produzido por um motor. Internamente os dinamômetros são dotados de uma mola que se distende à medida que se aplica a ele uma força. Esse equipamento ainda mensura o comportamento da carga alargada ou tensão por deformação, de uma mola, deslocamento do ar, ou extensão de ligas metálicas, que compreenderá em determinar o coeficiente de fricção entre os materiais. Sua resposta se dá em valores em newtons (N) ou em quilograma-força (kgf), como por exemplo 100gf=1 newton / 9,8 newtons =1kgf, a figura Fig.5 mostra alguns tipos de dinamômetros de mola.

Fig.5 Dinamômetros de Mola

Material para Montagem do Dinamômetro:

a) Tubo de Alumínio de Antena de TV (Externa) “dia. ext 9,5mm” e “esp. par. O,64mm”.

b) Canudo de Refrigerante (Grosso)

c) Clips

d) Pedaço de Papel

e) Elástico de dinheiro ( Látex)

f) Arame

g) Alfinete

h) Caneta Hidrocolor

i) Fita Adesiva

j) Tesoura

Montagem de Dinamômetro:a) Corte o cano de metal com aproximadamente 17cm (Figura A).b) Corte o canudo com um comprimento aproximado de 10cm. c) Coloque uma das extremidades do elástico dentro de uma das

extremidades do canudo. Fixe o alfinete no canudo, de forma que, o elástico e o canudo fiquem presos.

d) Corte uma tira de papel que possa ser colada no canudo. e) Faça uma escala graduada em centímetros no papel cortado. Fixe com

uma fita adesiva o papel no canudo. f) Na outra extremidade do canudo, coloque o arame dobrado ao meio. O

arame deverá ficar encaixado dentro do canudo, como se fosse um "anzol" (Figura B).

g) Coloque a outra extremidade do elástico encaixado no clips de acordo com a montagem abaixo. Coloque o conjunto feito com o canudo, o elástico e o gancho dentro do cano de metal. Este ficará preso pelo clips na extremidade do cano (Figura C), para uma melhor compreensão vide figura Fig.6.

Fig.6 Montagem do Dinamômetro

Aplicações de Plano Inclinado:

Fig.7 Caminhão Cegonha

Prensa de fricção com acionamento por fuso

Fig.8 Prensa de fricção com fuso

Fig.9 Guilhotina Hidráulica

Fonte Bibliográfica:

a) http://pt.wikipedia.org/wiki/Plano_inclinado b) http://www.fisica.net/mecanicaclassica/planoinclinado.pdf c) http://pt.wikipedia.org/wiki/Dinam%C3%B3metro d) http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/