Desafio Final – Desafio Jovem Engenheiro 2014
Equipe: Jovens Titãs
Componentes: Bruno Schneider, Mario Augusto Marçal Piana, Michel Silva
Bonifácio, Pollyana Berger.
INTRODUÇÃO
Para a criação do experimento, buscou-se realizar uma atividade simples através de
uma sequência de movimentos com o mínimo de intervenção humana. O objetivo do
experimento é iniciar um vídeo em um notebook por meio de uma reação em cadeia
que se apropria de vários conceitos da engenharia.
MATERIAIS UTILIZADOS
Para montar o experimento, foram utilizados materiais simples que os componentes
da equipe possuíam em casa, componentes de uma sala cedida à equipe Jovens
Titãs, pelo IFES – Campus Nova Venécia e alguns objetos cedidos pelo laboratório
do Campus por serem sobras de construção. Portanto, não foi necessário comprar
nenhum material para desenvolver o experimento. Os materiais utilizados foram:
Materiais reunidos pela equipe:
- peças de uma pista de brinquedo usada;
- 1 escada de madeira;
- 1 rolo de fita adesiva crepe;
- 1 rolo de fita adesiva transparente;
- 1 rolo de fita isolante;
- 1 rolo de barbante;
- 1 tubo de comprimidos;
- 16 palitos para churrasco;
- 1 colher de plástico;
- 2 caixas de papelão;
- 4 copos de plástico;
- 2 garrafas de água (600ml);
- 1 bexiga;
- 1 vela;
- 1 ioiô;
- 1 notebook;
- 3 canudos;
- 1 cilindro de metal;
- 1 caixa de palitos;
- 1 caixa de dominós;
- 1 tampa de plástico;
- 2 placas de isopor
- 1 folha de papel EVA verde;
- 1 seringa (com agulha);
- 2 caminhões de brinquedo;
- 1 imã;
- 1 tubo de papelão;
- 80cm de cobre;
- um parafuso;
- 30cm de cano PVC;
- 1 borracha;
- 1 ratoeira;
- 1 alicate;
- 30cm de mangueira de plástico;
- 11 palitos de picolé;
- 2 pedaços de madeira;
- 2 hastes de madeira;
- 4 colheres;
- 1 escalímetro;
- 2 bolas de vidro maciço (bolebas);
- 1 porta CD’s;
- 1 haste de metal;
- pedaço de eletroduto (conduíte);
Materiais cedidos pelo Campus:
- pedaço de concreto;
- 6 calhas de metal;
- 1 multímetro;
- 7 esferas de aço;
- 1 avental;
- 12 mesas escolares;
- 4 cadeiras escolares;
- 1 pedaço de concreto;
- 1,40m de conduíte;
Sobras de construção do Campus IFES-Nova Venécia
EXECUÇÃO - ETAPAS
As principais áreas da engenharia exploradas para o desenvolvimento do
experimento foram engenharia mecânica, engenharia elétrica, hidráulica, engenharia
de controle e automação, além de vários conceitos mecânicos da física. Para melhor
explicar como o experimento foi projetado, pode-se dividi-lo em etapas que serão
apresentadas a seguir:
Etapa 1:
O início do movimento se dá por intervenção humana, quando é abandonada uma
esfera de aço de uma pequena altura que, devido à inclinação, desloca-se pela pista
de brinquedo e pelo conduíte (11s), que se encontram amarrados à escada de
madeira. Após isso, a esfera cai em uma colher de plástico (14 s), apoiada em tubo
de comprimido, que funciona como gangorra. O peso da esfera faz com que a outra
extremidade da colher suba e impulsione uma bola de vidro maciço, inicialmente em
repouso, fazendo que essa se desloque por uma calha de metal inclinada e colida
com uma bola de borracha (21 s). Essa, por sua vez, movimenta-se por uma base
de metal e cai em um copo de plástico (22 s).
Etapa 2:
Esse copo de plástico é ligado através de um barbante a um foguete de papelão.
Esses estão sustentados por um porta CD’s e uma taça de plástico, que servem de
polias. Quando a bola de borracha cai (22 s) dentro copo, esse tem seu peso maior
que o do papelão, desfazendo o equilíbrio entre eles e fazendo com que o foguete
suba. No barbante que liga esses copos, está amarrado um outro barbante que tem
em sua ponta um pedaço de borracha que segura duas esferas de ferro no início da
primeira calha de papelão. Quando o equilíbrio entre os copos se desfaz, o barbante
desce junto com o copo, e então, as esferas de ferro caem pelas calhas de papelão
fixadas no quadro (23 s).
Etapa 3:
As esferas de ferro descem pelas calhas de papelão até caírem em uma calha de
metal que está apoiada em uma mesa (26 s). Essas esferas atingem (27 s) uma
alavanca vertical confeccionada com um pedaço de madeira que tem em sua ponta
inferior dois palitos em forma de “V” preenchidos com fita adesiva transparente e um
pedaço de plástico, e na ponta superior uma seringa com agulha, acoplada a um
palito para churrasco -coberta por um pedaço de EVA, com desenho de uma mão,
perpendicular ao pedaço de madeira. Quando as esferas de ferro atingem a ponta
inferior do pedaço de madeira, fazem com que a alavanca tenha uma pequena
rotação, estourando a bexiga (27 s) que sustenta a garrafa de água com a ponta da
agulha da seringa.
Etapa 4:
Ao estourar o balão, a garrafa de água cai (28 s), e a água contida em seu interior
escoa pela calha de PET, presa ao conduíte. Posicionado abaixo do conduíte, está
uma pequena máquina, similar à uma central hidrelétrica, que transforma a queda da
água em energia elétrica. Essa máquina é composta por quatro colheres acopladas
à uma haste de metal, imitando uma turbina, um imã, uma bobina de cobre e uma
base de madeira. A água, ao descer pelo conduíte e atingir as colheres (30 s), inicia
um movimento de rotação do eixo e consequentemente dos polos do imã fixado na
outra extremidade. A rotação do imã faz com que haja uma variação do campo
magnético que incide sobre a bobina de cobre e gere uma ddp que é medida por um
voltímetro. Ao rodar as colheres, o barbante que se encontra preso a caçamba de
um caminhão de brinquedo e a haste onde se encontra as colheres vai se
enrolando, até que a caçamba se levante (32 s) e derrube a bola de vidro maciço
que cai em outra calha de metal.
Etapa 5:
Ao correr pela calha de metal, a bola de vidro é conduzida (34 s) por um canudo
preto de plástico fixado na superfície da mesa, até um zig-zag construídos com
palitos de picolé e uma tampa de vasilha de plástico cortada em retângulos de
formato semelhante ao anterior. Esse zig-zag conduz (35 s) a bola de vidro até um
copo em balanço, através de um barbante, com um canudo preto. Quando a bola de
vidro atinge (43 s) o copo, esse desfaz o equilíbrio, e o copo cai.
Etapa 6:
Quando o copo cai, libera (44 s) uma esfera de aço que estava impedida pelo
canudo. Essa esfera segue através da calha de metal inclinada, apoiada uma caixa
de palito de dente, até uma sequência de dominós. Os dominós são derrubados (56
s) e empurram (57 s) uma outra esfera de aço em repouso na calha verde de tampa
de vasilha (a mesma utilizada para confecção do zig-zag de palitos), a esfera segue
até uma calha de metal.
Etapa 7:
A calha de metal, apoiada em duas cadeiras, e inclinada por uma caixa de sapatos,
leva a esfera de aço até seu fim, onde se localiza um ioiô que, ao ser impulsionado
(1:03 min) pela esfera, cai no chão, puxando o barbante do ioiô que impedia a
descida de outra esfera de aço, liberando (1:03 min) ela pela mangueira
transparente e em seguida pelos palitos de churrasco até que a mesma atinja a
ratoeira (1:05 min), inicialmente armada, que se encontrava no chão.
Em um dos lados da ratoeira se encontra amarrado um barbante que estava ligado a
um palito de dente que equilibrava uma vela já acesa no início do experimento. A
esfera, ao acionar a ratoeira, faz com que o palito, que apoia a vela, seja deslocado
e então, essa vela cai no apoio feito com palito de churrasco e queima (1:20 s) o
barbante que tinha um pedaço de mangueira – com bolas de vidro em seu interiorcomo contrapeso, liberando (1:20 min) a esfera que desceu pela calha de alumínio
até atingir a tampinha de refrigerante (1:22 min) que estava apoiada na barra de
espaço do notebook dando início ao vídeo.
CONCLUSÃO
Sendo assim, obteve-se êxito ao final do experimento ao atingir o objetivo principal
que era iniciar um vídeo em um notebook por meio de uma sequência complicada de
movimentos. O experimento exigiu bastante dedicação e criatividade da equipe e
mostrou como vários materiais, que são denominados como lixo, podem ser
reutilizados para realizar um objetivo.
Os pontos mais difíceis foram adaptar os materiais disponíveis ao projeto e modificalo constantemente em busca de novos mecanismos para dar continuidade aos
movimentos. Além disso, a persistência da equipe foi essencial para o sucesso do
experimento pois foi preciso repensar os conceitos a cada tentativa frustrada.
Em contrapartida, os pontos mais interessantes foram o reaproveitamento de
diversos materiais sem utilidade que a equipe reuniu e transformou em um
experimento fascinante e divertido, reunindo também vários conceitos das
engenharias, o que contribuiu para ampliar o conhecimento da equipe sobre os
diversos campos da engenharia. Ademais, durante o desenvolvimento do
experimento, era notória a curiosidade das pessoas em saber o motivo de todo o
aparato que estava sendo montado e de que maneira iria funcionar. Isso mostra a
importância de experimentos como esse nas escolas pois, além de estimular a
criatividade
dos alunos,
provoca
uma
reflexão
sobre
a
necessidade
de
reaproveitamento de materiais denominados como lixo, reduzindo assim o
desperdício e contribuindo para preservação do meio ambiente.
LINK DO VIDEO
https://www.youtube.com/watch?v=QAckaEd6gWs