ATPS Física II

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia Mecânica

2ª Série Física I

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensino-aprendizagem

desenvolvido por meio de um conjunto de atividades programadas e

supervisionadas e que tem por objetivos:

� Favorecer a aprendizagem.

� Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

� Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

� Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

� Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

� Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

� Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

relativos à profissão.

� Direcionar o estudante para a emancipação intelectual.

Para atingir estes objetivos, as atividades foram organizadas na forma de

um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das

competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Mauro Vanderlei de Amorim

Faculdade Anhanguera de Jundiaí

Engenharia Mecânica - 2ª Série - Física I


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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir:

� Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à engenharia;

� Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica; � Avaliar o impacto das atividades da engenharia no contexto social e ambiental; � Atuar em equipes multidisciplinares.

DESAFIO

O desafio será elaborar um relatório que contenha o memorial descritivo dos cálculos desenvolvidos nas etapas 1 até 5 que retratam alguns episódios de deslizamentos, queda de objetos ou estruturas que foram apresentados pela mídia recentemente. Alguns cálculos estão envolvidos com fenômenos de deslizamento de terra ou pedras através das encostas de morros, situação essa bastante recorrente no período de chuvas em áreas de risco.

Esse desafio é importante para que o aluno desenvolva uma consciência crítica a respeito desse fenômeno natural e possa atuar na sua prevenção, quer seja alertando ou intervindo com opiniões técnicas obtidas a partir dos resultados dos cálculos realizados. Os conceitos físicos pertinentes serão desenvolvidos durante o transcorrer da disciplina.

Produção Acadêmica • Relatório de todas as etapas e passos realizados. • Relatório final com o memorial descritivo dos cálculos realizados nas etapas.

Participação Para a elaboração desta atividade, os alunos deverão previamente organizar-se em

equipes de 2 participantes e entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina. Essas equipes serão mantidas durante todas as etapas.

Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT1, com o seguinte padrão: • em papel branco, formato A4;

1 Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:

<http://www.unianhanguera.edu.br/anhanguera/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.



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• com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; • fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; • espaçamento de 1,5 entre linhas; • se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; • com capa, contendo:

• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; • nome e RA de cada participante; • título da atividade; • nome do professor da disciplina; • cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

ETAPA 1

� Aula-tema: Leis de Newton

Esta etapa é importante para que você aprenda a identificar, representar e

calcular as principais forças da mecânica.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 Para evitar o deslizamento de pedras na encosta de um morro, uma sugestão oferecida

é a ancoragem delas por meio de um cabo de aço fortemente fixado a rochas. Para isso, vamos

determinar alguns parâmetros desse cabo.

Determine o peso da pedra sabendo que sua massa é de meia tonelada.

Passo 2 Represente um plano inclinado de 30º e determine a componente da força peso paralela ao plano. Passo 3 Determine a componente da força peso perpendicular ao plano. Para o caso do equilíbrio estático, determine a tração no cabo. Passo 4 Adotando a inclinação do terreno como 30º e supondo desprezível o atrito, caso o cabo se rompa, qual será a aceleração da rocha da base do plano. Passo 5



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Considerando a encosta como um plano inclinado de 30º cujo valor de h (altura) tomado na vertical é de 300 m, determine o comprimento da encosta. Passo 6 Com os dados dos passos 4 e 5, determine a velocidade da rocha na base da encosta, supondo que não exista atrito.

ETAPA 2

� Aula-tema: Leis de Newton – Atrito Esta atividade é importante para você fixar os conceitos de atrito e identificar o atrito

estático e o cinético, relacionando-os com os fenômenos cotidianos. Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 Numa situação mais próxima do real, o coeficiente de atrito estático pode ser tomado como µ = 0,80. Faça cálculos para tranquilizar a população da base da encosta mostrando, que numa situação atmosférica normal, a rocha não terá facilidade de deslizar. Calcule inicialmente a componente Py do peso. Passo 2 Calcule o atrito estático máximo. Passo 3 Compare o atrito estático máximo com a componente paralela ao plano PX.. Passo 4 Escreva sucintamente uma conclusão sobre o resultado dos cálculos realizados na s etapas 1 e 2.

ETAPA 3

� Aula-tema: Trabalho e Energia Cinética Esta atividade é importante para que você compreenda os conceitos de

trabalho e energia cinética Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos:

PASSOS



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Passo 1 Em determinadas catástrofes, temos que usar tratores para simplesmente arrastar os escombros. Um trator puxa uns escombros que estão apoiados sobre uma superfície horizontal cuja massa é de 750 kg por meio de uma corrente que está inclinada de 30º em relação à horizontal. Determine o trabalho realizado pelo cabo que puxa os escombros numa distância de 2m.

Passo 2

Para o passo anterior, determine o trabalho realizado pela força gravitacional e pela reação

normal para o mesmo deslocamento.

Passo 3

Determine também o trabalho total realizado sobre o bloco, utilizando os passos anteriores.

Passo 4

Após alguns desabamentos, precisamos acionar um guindaste para remover laje, pedras e

outros escombros. Determine a potência no cabo de um guindaste que eleva com velocidade

constante uma pedra de 500 kg até uma altura de 5m, num intervalo de tempo de

20s.

Passo 5 Para o guindaste do Passo (4) acima, determine a potência no cabo em HP. Adote 1HP =746W.



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ETAPA 4

� Aula-tema: Energia Potencial e Conservação de Energia

Esta atividade é importante para que você identifique um dos tipos de energia presente

nos fenômenos de desabamento tratados no desafio.

Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 Leia o trecho abaixo: Segunda-feira, 16/11/20009

Essa é uma das hipóteses para a causa do acidente na obra do Rodoanel. O CREa quer saber

que tipo de material foi usado nas vigas. Apenas uma das três vítimas continua internada.

(http://video.globo.com/Videos/)

O conjunto era composto por quatro vigas de 80 toneladas cada uma. Calcule a

energia potencial do sistema formado pelas quatro vigas sabendo que elas estavam a 8 metros

do solo. Adote 1 tonelada = 1000 kg Passo 2

Com os dados da questão anterior e usando a conservação de energia, calcule a velocidade de

chegada do sistema de vigas ao solo.



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Passo 3 Leia o trecho abaixo:

Desabamento no SP Market fere 12. Shopping abre normalmente neste sábado

(http://www1.folha.uol.com.br/folha/cotidiano/) Acesso: 20 junho de 2010

Doze pessoas, entre elas uma grávida, ficaram feridas nesta sexta-feira em consequência do

desabamento parcial do teto do shopping SP Market, na avenida Nações Unidas, zona sul de

São Paulo. Uma área aproximada de 100 metros quadrados permanecerá interditada, mas o

shopping, que passa por obras de expansão, funcionará normalmente neste sábado.

Considerando que a massa do teto era de 30 toneladas, calcule a energia potencial gravitacional acumulada por esse teto no momento do desabamento, sabendo que ele estava

a uma altura de 6m do solo. Dado: 1 tonelada = 1000 kg.

Passo 4

Com os dados da questão anterior e supondo o sistema conservativo, calcule a

velocidade de chegada ao solo desse teto.

ETAPA 5

� Aula-tema: Quantidade de Movimento ou Momento Linear e Impulso

Esta atividade é importante para que você compreenda a importância da

atividade de engenharia na prevenção e perícia de fenômenos, como o estudado no desafio,

utilizando os conceitos de física e aplicando as expressões matemáticas adequadas para a

conclusão dos resultados.

Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.



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PASSOS Passo 1 Leia o texto a seguir: Sino cai de torre de 15 m na Praça da Sé no Centro de SP

(http://odia.terra.com.br/portal/brasil/html/2009)

São Paulo - Um sino que ficava na torre de um relógio na Praça da Sé, na região central de São

Paulo, caiu por volta das 13h30 desta terça-feira. Segundo informações da Secretaria

Municipal de Segurança Urbana, o objeto caiu de uma altura de 15 m. Ninguém ficou ferido.

Sabendo que a massa do objeto é de 100 kg, calcule a quantidade de movimento do sino no

instante de chegada ao solo. Considere o sistema conservativo.

, calcule o módulo da força trocada com o solo.

Passo 3

Passo 2 Sabendo que o choque com o solo durou aproximadamente 1,2 x 10-3s, e o sino após a chegada atinge velocidade nula Leia o texto a seguir: Falta de viga pode ter provocado desabamento de viaduto em São Paulo Segunda-feira, 16/11/2009 Essa é uma das hipóteses para a causa do acidente na obra do Rodoanel. O CREa quer saber que tipo de material foi usado nas vigas. Apenas uma das três vítimas continua internada. (http://video.globo.com/Videos/) O conjunto era composto por quatro vigas de 80 toneladas cada uma e estavam a 8 metros do solo. Adote 1 tonelada = 1000 kg.



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Sabendo que o choque das vigas com o solo durou 2,0 x 10-3s, calcule o módulo da força aplicada pelo sistema ao solo. Admita que a velocidade após o choque é nula. Passo 4 Consulte a prefeitura ou a defesa civil se no seu município existe um mapa das áreas de risco de desabamento. Com os conhecimentos adquiridos de Física Básica, você pode desenvolver uma ação social de conscientização das pessoas que habitam essas regiões e evitar novos acidentes.



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