Avaliação de Grupo

Nota: 8,0

Justificativa: O grupo decidiu tirar 2,0 pontos de sua nota de avaliação por conta de, algumas vezes, haver falta de participação dos integrantes em questões de fim de semana e postagens no blog, sendo que, nestas situações, a líder realizava as tarefas praticamente sozinha. Porém, apesar disso, o grupo sempre se uniu nas questões em classe, maratonas no Facebook e teve um desenvolvimento grande nas competições de iniciação científica, sendo que do primeiro trimestres pra cá, saímos das posições mais baixas, chegando aos primeiros lugares na última competição, o que demonstra esforço. Além da melhora obtida na competição em classe, passando a ser o primeiro lugar deste trimestre, o que nunca havíamos conseguido antes.

Competição do carrinho

Hoje (29/10/2011) aconteceu a competição do carrinho de ratoeira do colégio IDESA. Nosso grupo foi muito bem durante a competição, chegando às semifinais. Porém, devido à um imprevisto ocorrido no momento da semifinal, não passamos dela, sendo que depois, em outra disputa, conseguimos o 3º lugar.

Estamos muito satisfeitos com nossos resultados, principalmente com o tempo que nosso carrinho atingiu ontem, sexta-feira (28/10), durante a Pole Day: 1,47s, primeiro tempo da escola. O segundo e terceiro lugar ficaram com o grupo 3 do 2º D, com 1,75s e grupo 6 do 2º B, com 1,85s. 

Já na competição de hoje, o primeiro lugar ficou com o grupo 6, 2º B e o segundo lugar com o grupo 4, 2º A. 

Relatório do carrinho de ratoeira

1. Objetivo do trabalho: 

Construir um carrinho impulsionado através de uma ratoeira, aprender na prática sobre conceitos como cinética, tração, aceleração, atrito, força elástica e potência, e cumprir a prova mínima, que é cruzar uma pista de 3m em tempo inferior a 5 segundos.  

2. Descrever os materiais utilizados na construção do carrinho (todos os materiais).

Ratoeira, policarbonato, aro de bicicleta, furadeira, parafusos, tampas de garrafa PET, barbante, cola “prego líquido”, arame, lixa de papel. 

3. Descreva em 8 passos a construção do carrinho.

1º passo:

Cortar 2 tiras de 22cm x 2cm de policarbonato.

2º passo:

Fazer um furo à 10cm e outro à 4cm das extremidades de cada tira (um furo em cada extremidade).

3º passo:

Fixar a ratoeira com parafusos nas tiras (usando os furos anteriormente feitos).

4º passo:

Fixar uma haste de 3cm junto ao ferro da mola da ratoeira e prender um barbante de 15cm nesta haste.

5º passo:

Fazer um furo na lateral de cada tira de policarbonato, nas extremidades.

6º passo:

Unir 3 pares de tampas de garrafa com fita adesiva e encapá-las com pedaços de luvas de procedimento. Elas serão utilizadas como rodas.

7º passo:

Em um pedaço de arame de 15cm, fixar uma roda em seu centro e em outro pedaço de arame do mesmo tamanho, colar um pedaço de lixa, no centro e fixar uma roda em cada extremidade. Colocar também dois pedaços de borracha cilíndrica (usadas para encapar fios. Corte um pedaço da borracha e retire os fios de dentro) para travar os eixos em seu lugar.

8º passo:

Encaixar os eixos com as rodas nos furos feitos na lateral das tiras de policarbonato, deixando uma folga para que possam rodar livremente.

4. Desenhe o carrinho e indique as forças existentes sobre ele (justifique a existência de cada uma delas).

Peso: é a força que o carrinho exerce sobre a terra, quando “puxado” pela gravidade.

Normal: é a força que reage ao peso.

Tração: força encontrada na corda esticada, que ajuda no movimento do carrinho.

Força elástica: força da mola da ratoeira, que serve para dar o impulso.

Atrito: força que evita que o carrinho derrape, através do contato dos materiais da roda e da pista.

5. Quantos projetos foram feitos antes do definitivo? Faça um histórico dos mesmos. No caso de ser a primeiro e único, justifique o porquê de não ter tentado uma evolução no projeto.

Dois projetos foram feitos antes do definitivo:

O primeiro foi descartado, pois sua base era de madeira e, por isso, ficou muito pesado, sendo que percebemos isso e o descartamos mesmo antes de colocar rodas para o teste.

No segundo projeto, já utilizamos o material atual da base (policarbonato), porém a ratoeira usada nele era muito pesada e estava colada na base, o que impossibilitou a troca da ratoeira, processo que seria necessário tanto pelo excesso de peso da que já havia sido usada, quanto pela necessidade de trocarmos nossa própria ratoeira, pela ratoeira dada pelo professor, que será utilizada no dia da competição.

6. Liste problemas ocorridos no carrinho e a solução que o grupo utilizou para o mesmo (faça em forma de tabela com duas colunas).

Problema	Solução
O carrinho estava derrapando.	Encapar as rodas com borracha (luva de procedimento).
O barbante escorregava ao desenrolar do eixo da roda.	Colar um pedaço de lixa no local onde o barbante seria enrolado.
Os eixos balançavam lateralmente ao andar.	Colocar pedaços de borracha para segurá-los.

 7. Para o carrinho, determine algumas grandezas físicas.

Massa	Peso	Comprimento	Largura
0,092kg	0,9016N	25cm	8cm (frente) 13cm (trás)

8. Faça 5 testes com o carrinho, anote na tabela os dados encontrados.

Grandezas	1o teste	2o teste	3o teste	4o teste	5o teste
∆s	3m	3m	3m	3m	3m
∆t	1,93s	2,15s	2,14s	2,42s	2,11s
Vm	1,55m/s	1,39m/s	1,40m/s	1,23m/s	1,42m/s
Ec(m)	0,1104J	0,08878J	0,09016J	0,2668J	0,2047J
Pot(m)	0.000076hp	0.000054hp	0.000056hp	0.00014hp	0.00013hp

9. Utilize este espaço para os cálculos:

1º teste

Vm = ∆s / ∆t              Ec(m) = m . v² / 2                                  Pot(m) = Ec / ∆t        

Vm = 3 / 1,93            Ec(m) = 0,092 . 1,55² / 2                     Pot(m) = 0,1104 / 1,93        

Vm ~ 1,55m/s           Ec(m) ~ 0,1104J                                  Pot(m) ~ 0,057w

                                                                                                  0,057w ~ 0.000076hp 

                                                                             

2º teste

Vm = 3 / 2,15            Ec(m) = 0,092 . 1,39² / 2                    Pot(m) = 0,08878 / 2,15

Vm ~ 1,39m/s           Ec(m) ~0,08878J                                Pot(m) ~ 0,041w  

                                                                                                 0,041w ~ 0.000054hp

3º teste

Vm = 3 / 2,14            Ec(m) = 0,092 . 1,40² / 2                     Pot(m) = 0,09016 / 2,14

Vm ~1,40m/s            Ec(m) = 0,09016J                                Pot(m) ~ 0,042w

                                                                                                  0,042w ~0.000056hp

4º teste

Vm = 3 / 2,42            Ec(m) = 0,092 . 2,42² / 2                     Pot(m) = 0,2693 / 2,42  

Vm ~ 1,23m/s           Ec(m) ~ 0,2693J                                  Pot(m) ~ 0,11w

                                                                                                  0,11w ~ 0.00014hp

5º teste

Vm = 3 / 2,11            Ec(m) = 0,092 . 2,11² / 2                    Pot(m) = 0,2047 / 2,11

Vm ~ 1,42m/s           Ec(m) ~ 0,2047J                                 Pot(m) ~ 0,097w

                                                                                                 0,097w ~ 0.00013hp

10. Determine os valores médios de cada teste realizado.

∆s	∆t	Vm	Ec(m)	Pot(m)
3m	2,15s	1,398m/s	0,152J	0,0000912hp

11. Faça uma estimativa do desempenho do seu carrinho para o dia da competição.

Durante os testes, o carrinho teve resultados bons, sendo todos abaixo de 3s. No dia da competição, esperamos que nosso carrinho tenha um bom desempenho, não chegando a ser um dos primeiros, porém ficando em uma boa colocação. 

12. Você pretende fazer modificações no carrinho para o dia da competição? Quais?

A única modificação realizada no carrinho atual para o dia da competição será a troca da ratoeira própria por aquela que nos foi dada pelo professor. 

13. Conclusão.

Com este trabalho, construímos um carrinho de ratoeira que cumprisse a prova mínima, pois todos seus testes tiveram tempos abaixo de 3s e aprendemos conceitos sobre as matérias já citadas, como cinética, tração, aceleração, atrito, força elástica e potência.

Simulação Snell-Descartes - Vidro e água

i	r	sen i / sen r	n baixo / n cima
30º	33º	0,91	0,88
60º	75º	0,89	0,88
35º	39º	0,91	0,88
20º	23º	0,87	0,88
50º	59º	0,89	0,88

Simulação Snell-Descartes - Ar e água

i	r	sen i / sen r	n baixo / n cima
60º	30º	1,73	1,33
30º	17º	1,71	1,33
90º	35º	1,74	1,33
15º	9º	1,65	1,33
35º	19º	1,76	1,33

Carrinho de Ratoeira

Nossas atividades do carrinho de ratoeira começaram há algumas semanas. O grupo já construiu três carrinhos, sendo que o primeiro não foi finalizado pois estava muito pesado, já o segundo andava menos de 1m, sendo que a pista da competição mede 3m.

Construímos o terceiro carrinho, desta vez menor e mais leve e depois de alguns erros e alguns problemas encontrados, tudo ocorreu bem e este atingiu bons resultados, sendo que seu maior tempo foi de 2,99s.

Na sexta-feira passada (14/10/2011) houve um teste dos carrinhos em classe e tudo ocorreu bem, nosso carrinho andou sem fazer curvas e aparentemente rápido (o tempo do teste não foi cronometrado).

Mais tarde estaremos postando uma tabela dos testes oficiais do nosso carrinho, feitos na quarta-feira (12/10/2011).

Função dos integrantes

Débora Sarraipo - acabamento.
Fernanda Barros - projeto e ajuda na construção.
Murilo Papareli - construção geral.
Sofia Ribeiro - acabamento.

Trocas de calor - exercícios

Pág. 58

14. Em um calorímetro de capacidade térmica conhecida e igual a 8 cal/°C é colocada uma massa de água a 50°C. Se a temperatura inicial do interior do calorímetro era de 20°C e, ao final, no equilíbrio térmico, sua temperatura era de 48°C, qual o valor da massa de água nele colocada? Dado: c_água= 1 cal/g°C.

Q_calorímetro = C . ∆T                                         Q_água = m . 1 . (48 – 50)

                = 8 . (48 – 20)                                             = m . (-2)

                = 8 . 28                                                        = -2m

                = 224 cal

Q_calorímetro + Q_água = 0

224 – 2m – 0

-2m = -224

m = 224/2

m = 112g

Trocas de calor - exercícios

Pág. 52

3. Calcule a massa que restará de gelo ao ser atingido o equilíbrio térmico quando um pedaço de 0,2kg de massa e temperatura –10°C for lançado em uma bacia contendo 4 litros de água a 20°C. Despreze as trocas de calor com o ambiente.

Dados: c_água = 1 cal/g°C

             c_gelo = 0,5 cal/gºC

             calor latente de fusão do gelo = 80cal/g.

Resolução:

1.    Calcular a Temperatura final do Equilíbrio Térmico (Qx + Qy = 0)

Q = m . c . ∆T

Q_gelo = 200 . 0,5 . (Tf – [- 10])                 Q_água = 4000 . 1 . (Tf – 20)

        = 100 . (Tf + 10)                                      = 4000 . (Tf – 20)

        = 100Tf + 1000 cal                                  = 4000Tf – 80000 cal

100Tf + 1000 + 4000Tf – 80000 = 0

4100Tf – 79000 = 0

4100Tf = 79000

Tf = 79000/4100

Tf = 19,3°C

2.    Calcular Q_1(gelo), Q_2(gelo) e Q_água.

Q_1(gelo) = calor que o gelo deve absorver da água para atingir 0°C.

Q_2(gelo) = calor total necessário para o gelo fundir-se.

Q_água = calor cedido pela água.

Q₁ = 200 . 0,5 . (0 – [-10])                  Q₂ = 200 . 80 (Q = m . L)

     = 1000 cal                                          = 16000 cal

                                          +

                        17000 cal para derreter todo o gelo.

Q_água = 4000 . 1 . (19,3 – 20)

         = 4000 . (-0,7)

         = 2800 cal

Q_água  < Q_gelo, portanto o gelo não irá derreter totalmente. Logo, o Q₂ utilizado para derreter apenas parcialmente o gelo, terá de ser calculado.

Q_1(gelo) + Q_2(gelo) + Q_água = 0                       

1000 + Q_2(gelo) + (-2800) = 0                        

Q_2(gelo) = 1800 cal                                          

                                                                      

Substituindo na fórmula:

Q2(gelo) = m . L
1800 = 80m
m = 1800/80
m = 22,5

m = massa de gelo que foi derretida. O exercício pede a massa restante, logo:

m_rest = 200 – 22,5

m_rest = 177,5 g