Atps De Fisica Um

Apresentação

O ATPS é um método de ensino que desenvolve habilidades em pesquisas e elaborações de relatórios por meios programados de atividades supervisionadas. A pesquisa é feita através de livros e sites na internet que fornecem informações técnicas em relação aos temas que estão sendo abordados, revistas especializadas no assunto e etc. A este tipo de pesquisa é importante, pois faz com que o aluno se aprofunde em conhecimentos para obter as melhores informações sobre o tema abordado, e é de estrema importância na área da engenharia mecânica , pois serão muito utilizados no dia a dia no desenvolvimento de um projeto ou trabalho.

O objetivo com este trabalho é de estimular os alunos a serem independentes em relação a obtenção de informações, auxiliar no desenvolvimento profissional e promover a aplicação aprendida em sala de aula na prática.

Na Etapa 1 apresentamos como são realizados os cálculos matemáticos para se chegar a uma resposta após a execução de conversão de medidas, cálculos para determinar a distancia entre dois pontos e cálculos para saber a velocidade média de um corpo em um determinado local e espaço.

Na Etapa 2 temos que aplicar os conceitos de MRUV do movimento retilíneo uniformemente variado , afim de localizar sua velocidade inicial e instantânea num tempo espaço determinado quando os corpos são submetidos a uma aceleração constante , e a trajetória é uma linha reta , analisaremos a aceleração da gravidade em um corpo quando submetido a uma queda

Na Etapa 3 abordaremos sobre os movimentos oblíquos, que são parte horizontal e parte vertical ,sendo lançados ou projetados no horizonte,formando uma trajetória parabólica utilizando dos conceitos de MRUV aonde cada movimento é independentes somente são unidos pelo mesmo tempo.

Etapa 1

Medição e Movimento Uniforme e Uniformemente Variado

A importância de fazer uma boa análise dimensional em uma conversão de unidades é garantir que sejam bem interpretadas, para que não ajam erros quando aplicadas, desenvolvera técnicas importantíssimas para um futuro promissor, no final desta etapa estará apto a desenvolver soluções a qualquer problema submetidos as suas competências .

1.1. Conversão de km (apogeu) para pés.

Para calcular a altitude máxima do SARA SUBORBITAL que é de 300 km (apogeu), será convertida utilizando a transformação por analise dimensional a fim de obtermos o resultado em pés.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

A conversão de 300 km (apogeu) foi de 948, 2519 x103 pés

1.2. Converter distancia para milhas náuticas

Utilizando das informações do projeto amerissagem na água, que será de 100 km deslocado da cidade utilizara o calculo de conversão de distância de km para milhas náutica.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

1 milha marítima (M) = 1,852

A conversão de 100 km para milhas náuticas é de M=53,9956

1.4. Determinar velocidade média de determinado trecho

O resgate será coordenado da cidade de Parnaíba a 100 km do local sendo 50 km com uma velocidade constante de 300 km/h e a segunda metade com uma velocidade constante de 400 km/h. Calculara primeira a velocidade média de dois pontos 1º= 50 km e o 2° =100 km, ao chegar ao resultado conseguira calcular a velocidade media em todo trecho.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

A velocidade média entre em todo trecho é de 342,857km/h

1.5. Calculo de tempo gasto por um avião determinado pela velocidade media

Para calcular o tempo gasto foi aplicado a formula da velocidade média, do avião viajando a 400 km/ h em um deslocamento 100 km até a chegada ao ponto de impacto.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Vm=400 km/h

Vm=400 km/h

=

Depois de efetuado o calculo da velocidade media, chegamos ao resultado que o tempo gasto ate o ponto de impacto foi de 15min

1.6. Calculo da comparação de tempo entre o avião e o helicóptero até o ponto de impacto.

Para calcular a diferença de tempo entre o avião e o helicóptero até o ponto de impacto foi necessário usar o calculo de velocidade média escalar.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Vm=200 km/h

=

Tempo do avião =

Tempo do Helicóptero=

Depois de efetuado o calculo de velocidade media entre o avião e o helicóptero chegou a um resultado conclusivo, o Helicóptero gastou 15 minutos a mais do que o avião.

1.7. Tempo gasto para um sinal de satélite ser captado em 3 pontos diferentes, considerando velocidade da luz em 300.000km/s.

Para calcular o tempo gasto foi aplicado a formula da velocidade média utilizando os valores descritos abaixo.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Velocidade da luz = 300.0000

Vm= 300 km/s

Efetuado o calculo acima, chegou ao seguinte resultado em segundos;

Alcântara – ponto de impacto 338 km = 1, 126 x 10-3 s

Parnaíba – ponto de impacto 100 km = 3, 333x10-4s

São José dos Campos – ponto de impacto 3000 km =0,01s

1.8. Calculo de velocidade final por um movimento retilíneo e uniforme MUV.

Utilizou para esse calculo de transformação por analise dimensional a fim de obter o resultado em km/h. Utilizando o calculo de velocidade média achou o tempo em horas. Utilizando a formula de MUV, em que o corpo se move seguindo uma trajetória retilínea com uma velocidade constante calculou a aceleração e por fim a velocidade final.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Mach (Ma)= 1225 km/h

300

Depois de efetuado o calculo de velocidade media do SARA SUBORBITAL, encontramos pelo calculo de MUV o resultado de que a velocidade final adquirida será de aproximadamente 22,05x103km/h

1.9. Calculo da aceleração adquirida por um satélite, em comparação a aceleração da gravidade.

A trajetória de reentrada do satélite é de 288k/m percorrido aumentando sua velocidade para a máxima que é de Mach25 utilizando para esse calculo de transformação por analise dimensional, e utilizando o calculo de velocidade média acha o tempo em horas. pela formula de MURV encontrando a aceleração.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Depois de efetuado o calculo de analise dimensional da velocidade SARA SUBORBITAL, encontramos pelo calculo de MUV o resultado de que a aceleração final adquirida será de aproximadamente 22,227x103 m/s2 ,maior que a aceleração de gravidade.

1.10. Tempo gasto de trajeto de reentrada

Utilizando a formula de MURV conseguimos achar o tempo em segundos.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Adotando os dados do passo dois resolveu pelo calculo de MRUV, obtendo o tempo gasto no trajeto de reentrada na terra que será de aproximadamente 39,34s

Etapa 2

Movimento Uniformemente Variado e Lançamento de Projéteis

Esta atividade é fundamental para a compreensão dos movimentos retilíneos uniformemente variados aplicando suas formulas e conceitos em um movimento vertical sabendo que a aceleração se mantém constante e a trajetória do movimento é uma linha reta, que será aplicado adiante em um lançamento obliquo ou de projétil na execução do próximo passo.

2.1. Digite um título que expresse o Passo 1

Para efetuar o resgate do satélite, o helicóptero esta ao lado do objeto sem se movimentar com suas velocidades nulas, a equipe de resgate pulara de uma altura de 8m ao lado da bóia sinalizadora na superfície da água, para resolver este desafio calculara pela lei dos movimentos no MRUV, sabendo que todos os corpos caem sobre a superfície terrestre com a mesma aceleração, independente de sua massa ,é uma queda livre ,o calculo será feito sem a resistência do ar , sabendo que a gravidade é igual a 9,8m/s2

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

9,8m/s2 .

O tempo do salto dos dois soldados do avião até chegar ao lado do alvo na água é de aproximadamente 1, 2777 s

2.2. Digite um título que expresse o Passo 2

Com os dados obtidos no passo um, calculara os componentes da velocidade horizontal dos soldados ao pularem do helicóptero ate chegar ao lado do alvo na superfície da água, para a obtenção do valor da velocidade horizontal da queda livre dos soldados ate tocar na água.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

A velocidade horizontal da queda livre dos soldados ate tocar na superfície água foi de aproximadamente -12,5214 m/s o sinal é negativo, pois indica que o corpo esta caindo .

2.3. Digite um título que expresse o Passo 3

Para determinar qual seria a altura máxima alcançada pelo SARA SUBORBITAL, que em seu lançamento foi com uma velocidade de Mach9, livre da resistência do ar somente submetido à aceleração da gravidade, para resolver este desafio calculara pela lei do movimento no MRUV, em um lançamento vertical.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Mach (Ma)= 1225 km/h

¬

A altura máxima alcançada pelo SARA SUBORBITAL, que em sua velocidade inicial foi de Mach9, e que se anulou em sua altura máxima e começou a descer foi de aproximadamente 478, 515x103m

2.4. Digite um título que expresse o Passo 4

Para calcular o tempo gasto do SARA SUBORBITAL ,ate atingir sua altura máxima ,foi calculado pela lei do movimento no MRUV, em um lançamento vertical

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

O tempo gasto pelo SARA SUBORBITAL que em seu lançamento sua velocidade inicial era de Mach9, foi de aproximadamente de 312,5s

Etapa 3

Lançamento de Projetéis

Esta atividade é fundamental para a compreensão dos movimentos retilíneos uniformemente variados aplicando suas formulas e conceitos em um movimento oblíquo, sendo parte vertical e parte horizontal aonde um corpo é lançado ou projetado no horizonte.

3.1. Digite um título que expresse o Passo 1

Para efetuar o resgate do satélite, o avião voando com uma velocidade de 400 km/h, ao chegar ao local lançara a 1000 pés de altitude uma bóia sinalizadora, que tende a cair ao lado do alvo para resolver este desafio calculara pela lei dos movimentos no MRUV, sabendo que todos os corpos caem sobre a superfície terrestre com a mesma aceleração, independente de sua massa, é uma queda livre, o calculo será feito sem a resistência do ar , sabendo que a gravidade é igual a 9,8m/s2 .

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

O tempo de queda da bóia sinalizadora do avião ate chegar ao alvo na água é de aproximadamente 7, 88695 s

3.2. Digite um título que expresse o Passo 2

Com os dados obtidos no passo um, calculara os componentes da velocidade horizontal da bóia sinalizadora, para a obtenção do valor da distancia horizontal da queda da bóia ate tocar na superfície da água, em uma queda livre, sabendo que a gravidade é igual a 9,8m/s2

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

A distancia horizontal em que a bóia foi lançada até tocar na superfície da água foi aproximadamente de 876,3277 m

3.3. Digite um título que expresse o Passo 3

Com os dados obtidos com os passos anteriores calculara os vetores do componente de velocidade da bóia sinalizadora, desde seu lançamento do avião até tocar na superfície da água, sendo este cálculo em dois sentidos, vertical e horizontal em uma queda livre sem a resistência do ar, sabendo que a gravidade é igual a 9,8m/s2.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Os dados vetoriais do componente de velocidade da bóia sinalizadora, desde seu lançamento do avião até tocar na superfície da água foram de 111, 1111 m/s no sentido horizontal e -77, 2921 m/s no sentido vertical.

3.4. Digite um título que expresse o Passo 4

Com os dados obtidos no passo anterior determinara a velocidade instantânea resultante entre os dois vetores, ou seja, a soma do valor encontrado no sentido horizontal com o valor encontrado no sentido vertical, desde seu lançamento do avião até tocar na superfície da água, o vetor de velocidade é tangente à trajetória em cada momento.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

O valor encontrado na resultante da soma vetorial, desde seu lançamento do avião até tocar na superfície da água é de 135, 3505 m/s livre da resistência do ar somente submetido à aceleração da gravidade.

3.5. Digite um título que expresse o Passo 5

Antes do lançamento real do SARA SUBORBITAL foram feitos alguns testes de simulação como seria a sua trajetória desde sua decolagem em um anglo de 30º até seu ponto de impacto, em um lançamento obliquo como sendo o resultante entre o movimento vertical e o movimento horizontal com uma aceleração constante igual a gravidade que é de 9,8m/s2, durante a subida ou seja no sentido vertical a sua velocidade diminui chegando a um ponto que se anula e começa a descer, determinara no entanto sua velocidade inicial de lançamento.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

¬

A sua velocidade inicial de lançamento, livre da resistência do ar somente calculado com a aceleração da gravidade, é de aproximadamente 1,9557x103 m/s

3.7. Digite um título que expresse o Passo 7

Com os cálculos feitos no passo anterior, considerando que é um lançamento oblíquo aonde parte é vertical e parte é horizontal, faz um movimento parabólico e em seu movimento vertical a sua velocidade se anula no ponto mais alto e em seu movimento horizontal a sua velocidade é constante considerando livre da resistência do ar somente submetido à aceleração da gravidade que é de 9,8m/s2 determinara os componentes da velocidade vetorial do impacto na água.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

Os componentes de velocidade vetorial de impacto na superfície da água em sua horizontal é de aproximadamente 1,6937x103 m/s ,e na sua vertical é de aproximadamente 977,855 m/s ,livre da resistência do ar somente submetido a aceleração da gravidade .

3.8. Digite um título que expresse o Passo 8

Para concluir este trabalho fará um esboço de um movimento parabólico em suas dimensões, sendo eles verticais e horizontais, mostrando cinco pontos principais em sua trajetória contendo em seu conteúdo a modelagem da posição, aceleração e velocidade, sabendo que para este caso o foguete esta sem a resistência do ar somente submetido à aceleração da gravidade que é de 9,8m/s2.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

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Figura 1 – Movimento parabólico

Fonte: Moliterno,Eduardo, 11/06/2012, p 22:15h.

Concluindo que a aceleração é constante na horizontal somente varia a aceleração na vertical em relação à gravidade, a velocidade que chega a um ponto máximo em sua horizontal e se anula começando a descer representando um movimento parabólico e o único eixo que os uni é o eixo do tempo, tangenciando uma aceleração instantânea.

3.9. As novas tecnologias e uma implicação social no Brasil

Discussão e conclusão sobre as implicações sociais para o Brasil como um dos poucos países do mundo a dominar as tecnologias de lançamento de satélites.

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Figura X – Título da imagem

Fonte: AUTOR, ANO, p. x.

O Brasil como um dos poucos países do mundo a dominar estas tecnologias de lançamento de satélites, tem uma dimensão continental muito grande, com a maior área florestal preservada do planeta, dotando-se de instrumentos e tecnologias sofisticadas terá um investimento altíssimo na formação de pessoas competentes em novas tecnologias espaciais para suprir este mercado que vem crescendo dia a dia envolvendo como um todo tecnólogos, engenheiros, especialistas e doutores. Os principais beneficiados com estas tecnologias nas aplicações brasileiras serão as áreas da meteorologia, telecomunicações, sensoriamento remoto, como por exemplo, o monitoramento dos blocos de gelo medindo ritmo exato de suas espessuras e extensões.

Considerações Finais

Ao decorrer do trabalho com varias pesquisas e estudos adquiridos em laboratório e sala de Aula foram aplicados nos cálculos de movimentos retilíneos uniformemente variados MRVU, em movimento de linha reta, para que adquiríssemos os conceitos e fazer uma boa resolução ao decorrer deste trabalho e aplicarmos em um movimento oblíquo aonde cada movimento pode ser calculado separadamente somente interligado pelo mesmo tempo em sua aceleração instantânea formando uma trajetória parabólica.

Importância e fazer uma boa análise dimensional em uma conversão de medidas e aplicadas coerentemente nos cálculos a serem desenvolvidos modelando seus projetos em uma forma simples e objetivas acarretara em uma boa performance aos olhos de um pesquisador ,lhe proporcionando uma carreira bem mais promissora .

Desenvolvemos técnicas importantíssimas para um futuro bem promissor, estando nos aptos a desenvolver soluções ao longo de nossos estudos, trabalhando em grupo, não medindo esforços para que aja um bom desenvolvimento ao longo de qualquer desafio assim proposto.

O modo do desenvolvimento assim proposto neste trabalho é uma forma em que o pesquisador adquire os conhecimentos passo a passo transformando os seus conceitos e formulas mais simples de serem compreendida, sugerindo somente neste modo uma oportunidade de aplicar alguns conceitos na pratica afim de que os pesquisadores interajam ,adquirindo uma experiência mais a afundo sobre o desafio proposto.

Referências

http://eco4u.blogspot.com.br/2009_08_23_archive.html

http://seer.cgee.org.br/index. Php/parcerias_estrategicas/article/viewArticle/80

HALLYDAY, David. Fundamentos da física: Mecânica 1.7º.ed. Rio de Janeiro:

http://WWW.brasilescola.com/fisica/>