manual_canhão de mola

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UNIP – Universidade Paulista 
 
Engenharia Ciclo Básico 
 
 
 
 
 
 
Orientações 
 
 “Atividades Práticas 
Supervisionadas” 
 
 
1
º
/2
º
 Semestres 
 
 
APS – 1º/2º SEMESTRES – ENGENHARIA CICLO BÁSICO 
 
“CONSTRUÇÃO DE UM CANHÃO DE MOLA” 
 
1 – Objetivo 
 
Consiste em projetar e construir um canhão de mola que seja capaz de lançar 
uma esfera de vidro (bola de gude). No dia da apresentação serão realizados 
três lançamentos distintos, cada um projeção deverá utilizar uma inclinação 
(ângulos) distinta das anteriores, este será considerado como sucesso, se o 
projétil atingir o alvo, que estará distante da base do canhão em 5 metros e o 
diâmetro do alvo será de 65 centimetros. 
 
2 - FORMAÇÃO DE GRUPOS 
 
Os grupos deverão ser formados por no máximo 10 (dez) alunos. Um 
integrante (líder) de cada grupo ficará responsável pela formação do grupo no 
site e postagem do trabalho. 
3- Base teórica 
3.1 Lançamento de projéteis (lançamento oblíquo) 
O assunto lançamento de projéteis é bastante estudado no ramo da física 
chamado mecânica. Este tipo de estudo ou situação é muito usual em técnicas 
de guerra, em técnicas de lançamento de cargas por aviões (exemplo: missões 
humanitárias que desejam entregar mantimentos). 
Neste tipo de movimento, admitimos que o objeto pode ser considerado como 
uma partícula pois suas dimensões são muito menores do que as distâncias 
percorridas. 
Através dos conceitos cinemáticos do movimento, entendemos que a partícula 
que se move em lançamento oblíquo descreve dois movimentos indepedentes. 
Um vertical, no qual está sujeita a aceleração da gravidade e outro horizontal 
no qual a aceleração é nula, ou seja a velocidade é constante. A figura 1, 
mostra a composição vetorial da velocidade inicial V0. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Composição vetorial da velocidade inicial V0 
0 0x 0y
ˆ ˆV i V jV   
As componentes V0x e V0y podem ser calculadas se conhecermos o ângulo (ϴ) 
de inclinação entre V0 e o semi-eixo X positivo: 
0x 0V = V .cos θ 0y 0V = V .sen θ 
Durante o movimento bidimensional, o vetor posição e a velocidade de 
lançamento do projétil mudam continuamente, mas o vetor aceleração é 
constante e sempre dirigido verticalmente para baixo. O projétil não possui 
aceleração horizontal. 
 
Figura 2 – Trajetória do projétil da origem uma distância R. 
3.2 - Movimento horizontal 
Como não existe aceleração na direção horizontal, a componente horizontal Vx 
da velocidade de um projétil permanece inalterada e igual ao seu valor inicial 
V0x durante toda a trajetória. Ou seja, o movimento em x é uniforme (MU). Em 
qualquer instante t, o deslocamento horizontal do projétil em relação à posição 
inicial, Sx – S0x, é dado por: 
x 0x 0xS S V .t  
Como 0x 0V = V .cos θ , temos: 
x 0x 0S = S + V cos θ.t 
3.3 - Movimento vertical 
O movimento vertical é um movimento uniformemente variado (MUV). A 
partícula descreve uma situação de queda livre. O mais importante é que a 
aceleração atuante é a da gravidade que é constante (aproximadamente 
9,81m/s2). Utilizando as equações da cinemática aplicadas ao MUV, 
substituindo a aceleração (a) pela aceleração da gravidade (g), temos a 
equação da posição em y em função do tempo: 
2
y oy oy
1
S S V .t g.t
2
   
2
y oy 0
1
S S (V .sen θ).t g.t
2
   
Na equação da velocidade em função do tempo, temos: 
y 0y
y 0
V V g.t
V V .sen θ g.t
 
  
Aplicando a equação auxiliar do MUV conhecida como equação de Torricelli, 
temos: 
2 2
y 0y y
2 2
y 0 y
V = V - 2g.ΔS
V = (V .sen θ) - 2g.ΔS
 
Notar o sinal negativo na aceleração da gravidade, devido à orientação que 
aponta para baixo. 
3.4 – Equação da trajetória 
A trajetória de deslocamento da partícula pode ser determinar pela dedução 
das equações da cinemática, em que fica determinada por: 
2
x
y 0 x 2
0 0
g.S
S = (tanθ ).S -
2(V .cosθ )
 
3.5 – Alcance horizontal (R) 
Por dedução nas equações da cinemática, podemos determinar que a distância 
de alcance (R) é dada pela equação a seguir: 
2
0
0
V
R = .sen 2θ
g
 
4 - Sugestões para a construção do protótipo 
 
O canhão poderá ser construído de forma bem simples, sobre uma base de 
madeira. O tubo do canhão pode ser construído com tubo de PVC e deverá 
contar com dispositivo que permita a mudança de ângulo do mesmo. Para 
aumentar ou diminuir a compressão da mola que lançará a esfera, podem ser 
feitos furos transversais (quantos forem necessários) de forma que nestes será 
colocado um prego que manterá a compressão da mola. O lançamento da 
esfera se dará pela simples retirada do prego que libera a energia potencial 
elástica armazenada na mola. A figura 3 mostra um esquema geral da 
montagem do canhão. 
 
 
Figura 3 – Esquema geral da montagem do canhão de mola. 
 
 
5 - NORMAS DE CONSTRUÇÃO 
 
Na construção do canhão de mola deverão ser considerados os seguintes 
itens: 
 
- Inclinação máxima: 45° 
- Comprimento máximo do tubo de alojamento do projetil: 0,30 m 
- Altura máxima da base de sustentação do tubo de projetil: 0,30 m 
- Base em formato de quadrilátero ou circular 
- Estrutura (material de livre escolha), não serão aceitos materiais pré-
fabricados ou partes de brinquedos. 
 
6- CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO 
 
A nota atribuída ao projeto do canhão de mola será baseada nos parâmetros 
apresentados na tabela 1 a seguir: 
 
Tabela 1 – Valores gerais para acumulação de pontos da avaliação 
Parâmetro Pontuação (pt) 
Parte escrita Até 4,0 
Desenho Até 2,0 
Estética Até 1,0 
Primeiro disparo (acerto no alvo) 1,0 
Segundo disparo 1,0 
Terceiro disparo 1,0 
Observações 
1ª Não serão permitidos o uso de kits de montar pré-fabricados na 
construção do protótipo; 
 
ATENÇÃO: caso o protótipo não atenda as normas de construção será 
atribuído zero em todos os critérios de avaliação. 
 
Durante a apresentação, os professores avaliadores escolherão integrantes do 
grupo para serem avaliados oralmente sobre a elaboração e construção do 
projeto. 
 
7 – APRESENTAÇÃO 
 
A apresentação do trabalho será feita por, no mínimo, 5 integrantes do grupo, 
nas dependências da UNIP, na data estabelecida, de acordo com escala de 
apresentação a ser publicada nos murais de aviso e/ou no site da engenharia 
pela coordenação. 
 
8 – Trabalho escrito 
 
a) Capa contendo os nomes, RA e turma dos integrantes; 
b) Introdução, objetivos e metodologia acadêmica: mínimo de 1 página e 
máximo de 2. 
c) Revisão Bibliográfica. 
Ao realizar as pesquisas bibliográficas para elaborar a revisão bibliográfica 
sobre o tema o grupo poderá utilizar apenas artigos científicos, dissertações de 
mestrado, teses de doutorado e livros relativos ao tema. Observação: não 
serão aceitas referências fora dos padrões citados anteriormente. O grupo 
deverá utilizar como referência ao menos dois livros! Este trecho do trabalho 
deverá contar com no mínimo de 2 páginas e máximo de 4. 
 
d) Desenvolvimento do projeto: Nessa etapa deverá ser escrito de forma 
clara os passos da montagem do projeto com fotos das etapas de construção. 
Este trecho do trabalho deverá contar com no mínimo de 2 páginas e máximo 
de 6 páginas. Observação: Não serão considerados os espaços destinados 
para fotos. 
e) Resultados (formulação da parte dos cálculos utilizados na confecção do 
protótipo), fotos do dia da apresentação, narrativa sobre o teste. 
f) Conclusão: mínimo de 1 página e máximo de 2. 
g) Ao elaborar a conclusão o grupo deverá comparar os resultados obtidos no 
dia da apresentação com os cálculos propostos no projeto. Casos sejam 
dispares, o grupo deverá realizar o diagnóstico deste. 
h) Bibliografia. 
i) Anexos: 
i. Desenho do conjunto do canhão de mola em três vistas; 
ii. Cronograma de elaboração do projeto; 
iii. Planilha contendo todos os materiais utilizados e os custos do projeto; 
iv. Termo de compromisso sobre o plágio. 
 
IMPORTANTE: Cópias totais ou parciaisde conteúdos da internet ou de livros, 
sem a devida citação acarretará na reprovação do trabalho. 
 
 
9 – POSTAGEM DO TRABALHO 
O trabalho escrito deverá ser postado no site: 
http://trabalhosacademicos.unip.br/entrega (a data limite será publicada nos 
quadros de avisos e/ou no site da engenharia pela coordenação). 
 
10 - SEGURANÇA 
Todos os alunos envolvidos na construção dos carros deverão utilizar os 
equipamentos de segurança necessários. 
 
BIBLIOGRAFIA 
- Tipler, Paul. Física - Volume 1, 6ª Ed. (LTC, Rio de Janeiro, 2009). 
- Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentos de Física 1 - 
Mecânica, 8ª Ed. (LTC, Rio de Janeiro, 2009). 
- Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W.; Freedman, Roger A.; Young, Hugh D. 
Física I - Mecânica, 12ª Ed. (Pearson Addison-Wesley, São Paulo, 2008). 
- Nussenzveig, Hersh M. Curso de Física Básica 1 - Mecânica 4ª Ed. (Edgard 
Blücher, São Paulo, 2002).