LOCOMOTIVA INERCIAL ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA

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OBJETIVO GERAL

O projeto tem como objetivo associar as disciplinas ministradas ao longo do semestre, colocando-as em prática para a obtenção de uma Locomotiva com sistema para lançamento de uma esfera em uma determinada posição dos trilhos e posteriormente a coleta da mesma, a fim de verificar o Princípio da Inércia.

Também procurou-se analisar algo inovador e que trabalhasse com algumas das dificuldades que a engenharia passa nos dias atuais. Por meio de pesquisas sócias-econômicas e principalmente sustentáveis, percebeu-se que uma das principais dificuldades em que a engenharia sofre é lidar com produtos recicláveis. Uma população com mais de 7 bilhões de pessoas não consegue utilizar os produtos que a mesma já utilizou, pois, a visão imposta ao longo dos anos é de que é melhor comprar algo novo do que reutilizar.

Com isso sofremos grandes consequências inclusive economicamente e sustentavelmente porque se este conceito padrão mudasse e fosse possível que todos lidassem de uma forma correta, teríamos grandes benefícios para a engenharia além de grandes inovações.

Seguindo este conceito, iniciamos nosso trabalho fazendo com que um dos produtos mais desvalorizados por nós se mostrasse cada vez mais bem vistos, como: caixas de leite, papelão e carrinhos quebrados etc., desenvolvendo assim um projeto totalmente baseado nisso, porém não deixando a qualidade e a criatividade para trás.

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DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

2.1 Referencial Inercial

Um referencial é denominado referencial inercial se nele a primeira lei de Newton é válida. Sabe-se que uma partícula em repouso permanecerá em repouso e uma partícula em movimento permanecerá em movimento, com velocidade constante, até que uma força externa atue sobre elas. Portanto, essa lei diz que uma partícula isolada está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Quando estamos enunciando a Lei da inércia (Primeira Lei de Newton), temos que indicar ao que ou a quem está sendo referido o movimento do corpo livre em movimento pois pode admitir que o movimento do corpo é relativo a um observador (ele próprio), a uma outra partícula ou a um sistema livre. Para o sistema livre, o móvel não sofre interação com o restante do universo.[pic 1][pic 2][pic 3]

Esse observador é conhecido como observador inercial e o sistema de referência que ele utiliza recebe o nome de sistema inercial de referência. Pode-se encontrar diferentes observadores inerciais em um movimento uniforme relativo. Dessa forma, um corpo livre que se encontra em repouso em relação a um observador inercial pode ser considerado em movimento, possuindo uma velocidade constante em relação a outros observadores inerciais. Desse modo, não basta aceleração em relação a um referencial qualquer para se poder dizer que um corpo está sujeito a forças.

No projeto da locomotiva esse conceito foi aplicado no momento do lançamento, onde o projétil com o ângulo especificado nos cálculos teve de se encontrar em repouso até a ruptura do fio de náilon que disparou o elástico, enquanto a locomotiva encontrava-se em movimento constante para que o mesmo fosse arremessado e feito a coleta posteriormente.

2.2 Composição de Movimentos

A composição de movimentos está presente em diversas áreas da física. Estudar os fenômenos da natureza por mais que ela se comporte de maneira simples, é sempre uma tarefa complexa, pois em cada situação deve-se tomar seus devidos cuidados, para isso é necessário considerar operações de grandezas vetoriais.

Alguns movimentos em física são extremamente complexos sendo que um dos mais brilhantes cientistas da história Galileu Galilei, passou parte do tempo de sua vida tentando estudar situações desse tipo. Após muitos estudos ele acabou concluindo um importantíssimo princípio que revolucionou a ciência da época, o denominado princípio da composição dos movimentos.

Figura 2 - Galileu Galilei

[pic 4]

Fonte - https://i.ytimg.com

Todo movimento é relativo e depende de um ponto referencial. Existem diversos tipos de trajetórias como a vertical, a parábola, a espiral, a helicoidal e a cicloide. Pode-se dizer que toda composição de movimentos equivale à soma ou subtração vetorial de grandezas como posição, velocidade e aceleração. Ou seja, se um móvel se movimenta com uma velocidade referencial em relação a um segundo referencial, então a velocidade do móvel será a composição desses dois movimentos, ou a soma vetorial da velocidade do primeiro referencial mais a velocidade do segundo referencial.

Quando se consideram dois sistemas de referências (S e S') para o estudo de um movimento, adota-se terminologia diferenciada, explicita abaixo:

- Movimento absoluto ou resultante: movimento ou trajetória em relação ao sistema de referência (S). Poderia ser S';

- Movimento de arrastamento: movimento do referencial S' que translada em relação ao sistema de referência S. Poderia ser de S em relação a S';

- Movimento relativo: movimento (ou trajetória) do ponto material em estudo, em relação ao referencial S'. Poderia ser em relação a S.

Em geral, nas questões de cinemática envolvendo ponto material em movimento em breves intervalos de tempo, adota-se a Terra como corpo onde se fixa o sistema de referência absoluto S. Nessa opção, S' será qualquer outro referencial móvel em relação a S.

No referencial adotado a trajetória do móvel é uma linha (reta ou curva) cuja equação relaciona as coordenadas espaciais x, y e z, não envolvendo explicitamente a coordenada temporal t.

Deste modo pode-se dizer que a composição de movimentos no projeto da Locomotiva Inercial é de suma importância já que é o mesmo quem denomina se a locomotiva atingirá o seu objetivo de pegar o projétil ou não.

2.3 Lançamento de Projéteis

Um corpo em queda livre próximo à superfície terrestre e cuja velocidade é pequena o suficiente para desprezarmos a resistência do ar, sofre uma aceleração constante de módulo