RAÍZES
COLEGIAL
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2015
PONTE DE MACARRÃO
PÚBLICO ALVO – Ensino Médio
Objetivo construção e o teste de carga de uma ponte treliçada
O objetivo destas orientações é fornecer ao leitor algumas dicas para a confecção de
uma ponte de macarrão .Uma ponte de macarrão é uma estrutura feita apenas de
macarrão e cola e deve atender a um conjunto de regras estabelecidas.
O projeto
Uma boa ponte deve ter um bom projeto e também uma boa fabricação. Para tanto:Escolher a geometria, o desenho, da ponte.- Fazer os cálculos, ou utilizar um
programa de computador que faça esses cálculos.- Existem muitos sites na Internet
com muitas fotos de pontes. Há muitas com um bom desenho. Notar que a estrutura
das pontes na Internet geralmente localiza-se na parte superior sendo que nos
concursos do COLÉGIO RAÍZES se utiliza a estrutura na parte de
baixo.Abaixo, alguns sites sobre pontes; encontram-se outros com pesquisa com
http://www.google.com.br/ por
exemplo.http://technologies.ouc.bc.ca/events/spaghettibridge/index.html
http://www.jhu.edu/virtlab/bridge/truss.htm
http://www.cpgec.ufrgs.br/segovia/espaguete/
http://www.jhu.edu/virtlab/fall01/pics/wie.html http://www.jhu.edu/virtlab/spaghettibridge/
Material a ser utilizado
O macarrão: deve ser homogêneo, sem falhas, reto, sem curvas, não integral e sem
ovos; de preferência de “grano duro”. Separar os fios tortos e utilizar os fios retos.
A cola , a que tem dado melhor resultado é a resina epóxi, tipo araldite, do tipo 24h
para secar. Somente após 4h dá para movimentar a parte colada. Precisa tempo.O
tipo 2h também dá bom resultado, mas seca rapidamente e em cinco minutos não dá
mais para usar. Massa epóxi é mais difícil de trabalhar, não dá bom resultado ,evitar .
Apresentação - Competição de Pontes de Espaguete
Com base em experiências didáticas similares relatadas em várias
instituições de ensino , o evento foi proposto pela primeira vez aos
nossos alunos no ano de 2014 , como um trabalho prático de Física e
consiste na análise, o projeto, a construção e o ensaio destrutivo de
uma ponte treliçada de macarrão do tipo espaguete, conforme as
especificações detalhadas no regulamento da competição.
O recorde da nossa competição foi de massa 6 kg e foi
atingido na competição do ano 2014 . Este valor deverá ser
superado em 2015
Nestas páginas são divulgadas as informações necessárias para a
execução do trabalho proposto e após a finalização da competição
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são publicados os resultados de todos os grupos de alunos que
participaram, fotografias dos ensaios das pontes.
Sinta-se à vontade para contactar a Coordenação da competição
Professora Amarilis, encaminhando suas dúvidas ou sugestões .
Participam também da competição os seguintes professores:
Professores Flaviana ;
Michel e Maria Ines
A competição será realizada na 19/08/ 2015, quarta feira
As definições dos grupos de dois a três elementos , devem ser
entregues por escrito entregues na secretaria até o dia 26/06/2015 (
sexta feira). Será necessário informar cada integrante do grupo:




o
o
o
o
nome e sobrenome
número do aluno
endereço de email
professor da disciplina

Tema do Trabalho

O tema do trabalho proposto é a construção e o teste de carga
de uma ponte treliçada, utilizando macarrão do tipo espaguete
e colas epoxi e quente (tipo silicone, aplicada com pistola),
conforme especificado no regulamento da competição.

A ponte deve ser capaz de vencer um vão livre de 50 cm com
peso não superior a 750 g . A construção da ponte deverá ser
precedida da análise de algumas opções possíveis de tipos de
pontes e do projeto detalhado do tipo de ponte escolhida, com
estimativa da carga de colapso que será entregue 12 /08 /
2015.
O trabalho deverá ser realizado em grupo, sendo cada grupo
formado por 2 a 3 alunos.

Objetivos do Trabalho
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O objetivo principal do trabalho proposto é motivar nos alunos o
desenvolvimento de habilidades que lhes permitam:





aplicar conhecimentos básicos de Mecânica dos Sólidos para
resolver problemas de Engenharia
utilizar computadores para resolver problemas de Engenharia
projetar sistemas estruturais simples
comunicar e justificar seus projetos em forma oral e escrita
trabalhar em grupo para executar seus projetos
Avaliação

Em termos de pontuação para a disciplina de física que participa da
competição, ficou estabelecido que valerá até 3,5 pontos na avaliação
mensal – agosto. Sendo 1,5 da atividade mensal e 2,0 pontos na
avaliação mensal de agosto /2015
Os grupos que não trouxeram a ponte , ou que esta não consiga ficar sobre
o vão com o suporte de pesos , ou infringirem o regulamento terão nota zero
nesta atividade .
Todos os grupos que construírem a ponte e a colocarem sobre o vão com o
suporte dos pesos apoiados e antes da primeira carga já tenham quebrado
terão nota 40 % do valor estabelecido ) .
A nota da competição obedecerá a seguinte tabela de pesos que a ponte
suportará , do valor que sobra da primeira parte :
De 1 kg até 2 kg ________ 60 % ,
De 2,1 kg até 2,9 kg ________ 70% ,
De 3 kg até 4,4 kg ________ 80%
De 4,5 kg até 6 kg ________ 90 %
Acima de 6 kg
________ 100 % , nota _____
- Cada grupo deverá participar apenas com uma ponte .
- Antes da realização dos testes de carga das pontes ,cada grupo deverá
apresentar um relatório com as informações abaixo explicadas tais como
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estimativas do valor da carga de colapso de sua ponte .
EXEMPLO
Relatório de Características da Ponte.

Objetivo do Trabalho:

.

Descrever os Materiais Utilizados na construção da ponte. (Todos os
Materiais)
Descrever em 8 passos a construção da ponte.
IMPORTÂNCIA E OBSERVAÇÕES
EX:
Massa da ponte =0,016kg
Massa Suportada =0,250kg
Peso da Ponte = 0,156N
Peso suportado =2,45N
FATOR =15,63
O Resultado atingido por sua ponte foi o esperado? Justifique sua resposta.
Qual a maior dificuldade do grupo para a construção da ponte? Justifique.
Neste local faça citação a pelo menos 5 conceitos físicos utilizados no
projeto da ponte. Além da citação explique em que momento o conceito foi
utilizado.
Ex :Centro de massa ; Centro geométrico ; Peso ; Tração ;Equilíbrio
estático e outros –
Conclusão Final.
(termino do relatório )
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________________________________________________________________
- Haverá uma comissão de fiscalização presidida pelos professores e
formada pelos alunos desta turma.
- Cada grupo deverá entregar sua ponte já construída , acondicionada em
uma caixa de papelão ,a data de 12/08/2015 ( esta data pode ser alterada)
Na entrega a ponte ficará armazenada em local a ser determinado pelos
professores das turmas participantes da competição , até o momento da
realização das cargas.
- A ordem da realização dos testes de carga será determinada no dia da
competição de pesagem .
- No momento da competição de cada ponte , membros da comissão de
fiscalização da competição procederão à pesagem e medição da ponte e à
verificação do cumprimento das prescrições deste regulamento .
- A ordem da realização dos testes de carga corresponderá , na medida do
possível , à ordem de entrega das mesmas .
OBS: No dia do teste de cargas (19/08/2015)a balança que será utilizada
pertence ao Colégio Raízes , ficando proibido o uso de balanças
particulares .

Regulamento da Competição
a) Disposições gerais:
1 - Cada grupo poderá participar com apenas uma ponte.
2 - Antes da realização dos testes de carga das pontes, cada grupo
deverá apresentar uma estimativa do valor da carga de colapso de
sua ponte e uma lista das colas utilizadas na sua construção.
3 - Na semana anterior à realização dos testes de carga das pontes,
será constituída uma comissão de fiscalização presidida pelo(s)
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professor(es) da(s) turma(s) participante(s) da competição e formada
por alunos desta(s) turma(s). Esta comissão estará encarregada de
verificar se as pontes se adequam às prescrições do regulamento da
competição.
b) Normas para a construção da ponte:
1 - A ponte deverá ser indivisível, de tal forma que partes móveis
ou encaixáveis não serão admitidas.
2 - A ponte deverá ser construída utilizando apenas massa do tipo
espaguete número 7 da marca Barilla ou outra semelhante a
numeração e colas epoxi do tipo massa (exemplos de marcas:
Durepoxi, Polyepox, Poxibonder, etc.) e do tipo resina (exemplos de
marcas: Araldite, Poxipol, Colamix, etc.). Será admitida também a
utilização de cola quente em pistola para a união das barras nos nós.
Outros tipos de cola poderão ser admitidos se submetidos
previamente à consideração do(s) professor(es) da(s) turma(s)
participante(s) da competição.
Não poderá ter metais ou madeiras como apoio ou outros , apenas macarrão .
Prazos e Cronograma da Competição
Entrega das pontes
A data para a entrega das pontes é 12/08 2015 , quarta feira, no
Laboratório 09.30 a 12.00 h e de 14.30 a 16;30 h.
Data da competição
A data para realização da competição propriamente dita, isto é, dos
testes de carga das pontes construídas, é19/08 /2015 às 10:30 h
até as 11:30 no Pátio do Prédio do Colégio Raízes.
Dados para o Projeto
Os dados e gráficos publicados nestas páginas podem ser utilizados
livremente, desde que seja citada a fonte e sejam devidamente
mencionados os autores dos mesmos.
Para uma citação formal das informações e dados contidos neste site,
Os dados apresentados a seguir, se referem ao espaguete prescrito
para esta competição:


Marca: Barilla
Tipo: Spaghettoni
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

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Número: 7
Peso do pacote: 500 g
Dados gerais
Dados sobre a resistência à tração
Dados sobre a resistência à compressão
Software para o Projeto
Nesta página é apresentada uma lista de programas computacionais
úteis para o cálculo da ponte treliçada, com links para os respectivos
arquivos e para os sites dos autores dos programas.
Estão disponíveis os seguintes programas:

West Pont Bridge Designer 2004. Um programa
desenvolvido pelo Departamento de Engenharia Civil e
Mecânica da Academia Militar de West Point (Estados Unidos).
O aplicativo é ótimo para estudar o comportamento dos
elementos de uma treliça de ponte. É possível desenhar a ponte
e simular a passagem de um veículo, mostrando em tempo real
e através de cores diferentes, as barras que ficam tracionadas e
comprimidas. O programa é Freeware e existem versões para
Windows 9x e para Windows XP. Visite também o site do
programa.

FTool. Um programa implementado pelo Prof. Luiz Fernando
Martha do Departamento de Engenharia Civil da Pontifícia
Universidade Católica do Rio de Janeiro. O programa permite
analisar estruturas de barras no plano, e fornece como
resultados reações, diagramas de esforços e deslocamentos. O
programa é Freeware (limitado à análise de estruturas com até
96 barras) e existem versões para Windows e para Linux. Está
disponível também o Manual do programa em formato PDF.
Não deixe de visitar o site do autor e conferir se existem
versões novas.

MDSolids. Um programa com diversos módulos para
aprendizagem de Mecânica dos Sólidos. Desenvolvido pelo Prof.
Timothy A. Philpot da Universidade de Missouri (Estados
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Unidos). Um dos módulos permite analisar treliças planas de
maneira muito fácil e intuitiva (a treliça é desenhada com o
mouse). O programa é Shareware, e uma versão para Windows
totalmente funcional por 30 dias está disponível para avaliação
(ao descompactar o arquivo, execute primeiro o Setup1.exe e
depois o Setup2.exe). O site do programa é rico em recursos
didáticos para a acompanhar as aulas de Resistência dos
Materiais e Mecânica Estrutural I. Ao visitar o site, não deixe de
visitar o link MecMovies... os recursos disponíveis são
imperdíveis.

Mathematic for Technology. Um "pacote" desenvolvido por
Eric Hiob do Departamento de Matemática do British Columbia
Institute of Technology, com 9 programinhas muito úteis para
qualquer estudante de engenharia. Um dos programas é o
Truss Analysis Wizard para análise de treliças planas. O
"pacote" é freeware e existe versão apenas para Windows. No
site do programa é possível obter informações sobre cada um
dos módulos que compõem o "pacote".

Analysis for Windows. Um programa para análise de
estruturas de barras em 2D e 3D, desenvolvido pela empresa
Cuylaerts Engineering. O programa é freeware e existe versão
apenas para Windows. Uma limitação importante é que a
versão disponível permite analisar estruturas com até 10 nós.
No site da Cuylaerts Engineering é possível obter mais
informações sobre as potencialidades do programa e verificar
se existe uma versão mais nova.

Outros programas para análise de estruturas em três
dimensões. Em geral, os programas para análise de estruturas
em três dimensões são de utilização direcionada para
aplicações profissionais. Uma busca na internet fornece
algumas alternativas gratuitas, dentre as quais podem ser
destacadas as que estão apresentadas a seguir.
o No site do Engenheiro Dattaraj Jagdish Rao está
disponível uma ferramenta "online" em Java para análise
de treliças tridimensionais.
o A empresa que desenvolve o software AxisVM
disponibiliza também uma versão para Windows exclusiva
para estudantes e limitada a estruturas com até 40
elementos.
o Outra alternativa é a versão "trial" para Windows do
software MATruss, disponibilizado pela empresa MA
Software.
o No site do projeto FEMTA (Finite Element Method for
Truss Analyzer), está disponível também a versão para
Windows do programa FEMTA 0.71. Para utilizar este
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programa o arquivo ZIP deve ser descompactado em uma
pasta e depois deve ser executado o arquivo gfemta.bat.
O programa carece de instruções de uso, mas é bastante
fácil de utilizar. A recomendação é que no período de
aprendizagem os dados sejam gravados frequentemente,
para que em caso de ocorrência de erro e travamento do
programa, não sejam perdidos os dados já introduzidos.

Makaria. Um programa desenvolvido por Andreas Paulus
Scherdien Berwaldt, Fabiano Daniel Guzon e Vinícius Ioppi sob
a orientação do Prof. Inácio Morsch do Departamento de
Engenharia Civil da UFRGS. É um programa de projeto de
pontes de espaguete do tipo viga treliçada que emprega o
método da rigidez direta com elementos de treliça plana.
Determina os esforços nas barras e calcula o número de fios de
espaguete em cada barra, apresentando uma tabela com os
quantitativos. O arquivo compactado contém o executável do
programa (arquivo Makaria.exe), o manual em formato PDF
(arquivo ManualMakaria.pdf), o arquivo com a entrada de
dados de um exemplo (arquivo EntradaTeste.txt) e o arquivo
com a saída de resultados de um exemplo (arquivo
SaidaTeste.rtf). O programa é freeware e roda em uma
janelinha DOS do Windows.
Como ninguém é de ferro e para incentivar a imaginação no projeto
da ponte de espaguete, estão disponíveis também algumas versões
de demonstração de jogos que tratam da construção de pontes e
outros tipos de estruturas:

A empresa CronicLogic disponibiliza em seu site vários demos
de jogos cuja temática é a construção de pontes. Entre eles o
Bridge Builder, o Bridge Building Game, o Pontifex I, o Pontifex
II e o Bridge Construction Set. Estão disponíveis apenas
versões para Windows.

A empresa Armadillo Run disponibiliza em seu site uma
versão de demonstração de um divertido jogo onde as leis da
física são as peças fundamentais para solucionar o desafio de
tranportar um tatu (em inglês, "armadillo"), de um ponto para
outro do espaço. Para realizar a tarefa proposta devem ser
considerados de forma divertida conceitos de tensão,
gravidade, resistência e impulso. Está disponível apenas uma
versão para Windows do jogo Armadillo Run.

A empresa Valusoft disponibiliza a versão de demonstração de
um jogo onde o objetivo é destruir e construir estruturas. Está
disponível apenas uma versão para Windows do jogo
Construction Destruction. Atenção: o arquivo tem 83 MB e o
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jogo exige um computador com boa placa gráfica.
Dicas e Curiosidades
Nesta página são publicadas dicas para a elaboração do trabalho e
curiosidades relacionadas com competições de pontes de espaguete
realizadas em outras instituições de ensino.

Uma dica sobre onde encontrar cola epóxi barata. Procure
nas lojas de modelismo: em geral, nestas lojas se encontra cola
epóxi importada em tubos de maior tamanho que os obtidos
nos supermercados e ferragens. Em Porto Alegre, a loja de
modelismo Aero'Sport (Rua São Pedro 1453 - Bairro São
Geraldo - Telefone 30242595) vende tubos de cola epóxi (de
qualidade superior) de 227 g. Com a compra de uma unidade
apenas é possível construir toda a ponte. Gentilmente, todos os
semestres o proprietário Cláudio dá uma reforçada no estoque
na época da Competição de Pontes de Espaguete, para atender
à demanda gerada.

Compra de cola epóxi pela internet. Uma aluna repassou o
link da loja King Hobbies de Florianópolis - SC onde é possível
comprar cola epóxi em embalagens de 200 g pela internet.

Outra alternativa de cola epóxi. Alguns alunos informaram
da existência de cola epóxi em embalagens maiores na loja
Comercol (Barão do Amazonas 1722 Loja 01 - Bairro Partenon Telefones: (51) 33393399, 33393735 e 33396401).

Clube de Modelismo Conesul. O Clube de Modelismo Conesul
tem uma loja onde também é possível comprar cola epóxi. O
endereço é R. José de Anchieta 1111 - Vila Rica - Portão - RS e
os telefones para contato (51) 35622404 e (51) 97073380.

Mais alternativas para a compra de cola epóxi. O aluno
Lucas Bohrer informou que há cola epóxi à venda na Loja de
Aeromodelismo do Sr. Pascoal na Ernesto Fontoura 1067 Telefone (51) 99562022O e também diretamente com o
aeromodelista Ruben Gustavo Alonso, na Rocco Aloizio 594 Bairro Sarandi - Telefone (51) 30612317.

Uma dica para o acabamento e corte de barras da
estrutura. A utilização de uma micro-retífica pode facilitar
bastante o acabamento ou o corte das barras da estrutura, ou
até a eliminação de pequenos excessos de cola, usando os
discos de lixa ou de corte que geralmente acompanham estes
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equipamentos.
Links Interessantes
Nesta página são listados links para sites relacionados com a
competição: sites com conteúdo didático, sites de software para
análise estrutural, sites sobre pontes, etc.
Todos os links são apresentados em uma janela separada, portanto
para voltar a esta página, basta fechar a janela correspondente ao
link acessado.

Dicas de Projeto. Site com dicas de projeto de pontes de
espaguete e de outros materiais

Spaghetti Bridge Building. Site com muitas informações sobre a
construção de pontes de espaguete

Spaghetti Bridge Contest. Site da Okanagan University College,
que foi uma das primeiras instituições organizadoras de
competições de pontes de espaguete, nos anos 80 do século
passado... :-)