PROPULSÃO A JATOTRABALHO DE ATIVIDADES PRATICAS SUPERVIIONADA SOBRE CARRO À PROPULSÃO A AR

LAERCIO SILVA IQUEIRA RA: B4515C9 TURMA: EB3A

RAFAELA ALVES SVIERA RA: B571iG2 TURMA: EB2J

ALLAN RAFAEL JACINO DE SOUZA RA: B328835 TURMA: EG3J

JEAN CARLOS SENA RA: B3261J8 TURMA: EG3J

WALTER JUNIO RA: T5561H7 TURMA: EB2J

BRUNO ALVES TEIXEIRA CHAVES RA: B308JC4 TURMA: EG3J

MILENA MARRA BORGES RA: B53ACi4 TURMA: EB2E

Objetivo do Trabalho

projetar e construir um carro com propulsão a jato de ar, que permita o transporte de massa padrão de 2,0 kg, por uma pista de dimensõe pré-estabelecidas e em linha reta.

Desenvolvimento Teórico do Carro à Propulsão a Jato

Pesquisa sobre Propulsão à Jato

Até hoje não se sabe ao certo quem descobriu primeiro os princípios da

propulsão a jato. Os historiadores afirmam que Heron, sábio matemático egípcio inventou um aparelho chamado copilia, constituído por uma esfera rotativa, movida por vapor d’ água, saindo através de bocais presos a referida esfera. A água era colocada numa bacia e depois de vaporizada, passava para a esfera, escapando pelos bocais fazia a esfera girar.

Propulsão é o processo de alterar o estado de movimento ou de repouso de um corpo em relação a um dado sistema de referência. Este processo pode ser realizado por vários meios, usando-se fontes de energia diversas, por exemplo, a energia das ligações químicas moleculares, a energia elétrica armazenada em baterias ou proveniente de painéis solares, a energia nuclear de reações de fissão nuclear e a energia do decaimento de radioisótopos. Um corpo pode ser acelerado através de fontes de energia internas, isto é, transportadas junto com ele, como é o caso de combustíveis armazenados em tanques, ou por fontes externas, como é o caso da pressão de radiação solar. Os meios de propulsão são utilizados para mover aviões, veículos espaciais, automóveis, trens, navios, submarinos, etc.O princípio da propulsão baseia-se na terceira lei de Newton, a lei da ação e reação, que diz que "a toda ação corresponde uma reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentidos contrários".

Mãos à obra

Primeiro escolhemos a garrafa, que foi a de coca cola, primeiramente porque gostamos mesmo tendo menos resilencia.

Escolhemos colocar elas paralelamente. O formato paralelo, inclusive, em tese, proporcionaria melhor interação entre o conjunto, bem como, ao esvaziar um estaria “pressionando” o outro a esvaziar mais. Estamos comparando um vasilhame que ao esvaziar para em seu estado original com um que vai ser comprimido e expulsando maior volume de ar. Pensamos que há uma relação de proporção entre o volume de ar expelido e a distância percorrido, ou seja, maior volume = maior distância.Ainda, visando ter tolerâncias dimensionais favorecidas, optamos por instalar 3 fileiras de 3,2 e 1 formando um triangulo equilátero com a ponta prara cima. Vasilhames na posição horizontal, paralela ao chassi. O fluxo de descarga também fica favorecido, pois não há cotovelos e consequentes perdas de carga. Usamos rodas de patins.

Por regra as dimensões máximas do carrinho são C 900 mm X L 700 mm X h 600 mm.Não há restrição de massa, mas procuramos obter a melhor relação de resistência mecânica, massa total, facilidade de moldar e juntar as parte e custo, sendo que a melhor opção foi construir os chassis em isopor. Agrupamos

três placas de aproximadamente uma polegada para aguentar o peso de dois quilos que o carro tem que transportar. Usamos conexões largamente utilizadas na indústria de automação, mangueiras do tipo PU de 8 mm com conexões de engate rápido.Foi aplicada uma conexão primeira ação foi consultar a NR-13, norma que regulamenta os vasos de pressão, onde verificamos que um vaso de pressão está sujeito a certas normas se o produto de P * V for maior do que 8, sendo P a pressão expressa em Kpa e V o volume em expresso em m³.

Etapas de Construções

Placas de isopor

Cálculos

Massa total do protótipo: 3,129 kg

P inicial = 5,3430 x 10^5P final = 1,75731 x 10^5T final = 216, 9975 K

S2 – S1 = Cp ln T2 / T1 – R ln P2 / P1

9,31449 / 29,97 ln 1,75771 / 5,3432 = 1,005 ln T2 / 299

T2 = 216,92 OK

v = RT / MP = 9314,49 x 216,92 / 29,97 x 1,75731 x 10^5 = 3,5427 x 10^-1

M final = V / v = 24 x 10^-3 / 3,5427 x 10^-1 = 6,7744 x 10^-2 hj

F = M dv/dt = m V^n-1 – V^n / ∆t

F ∆t / M + V^n = V^n+1

P inicial = 4,5 hjf / cm² ( ) P atm = 700 mmHgP inicial = 5,3430 x 10^5 PaT inicial = 299 K

T0 = 299K∆g = π / 4 (2,0 x 10^-3)² = 3,1416 x 10^-6 m²

Condição de Blocagem

P gerg = 9,3296 x 10^4 Pa = P atm

Relações isoentrípicas P / P0 = (1 + R-1/2 Me²)^-R/R-1R er = 1,49,3296 x 10^4 / P0 = (1+0,2 + 1²)^-3,5P0 = 1,7660 x 10^5

P inter >= 1,7660 x 10^5 o escoamento está blocado

P eve P >= 1,7660 x 10^5 P/ P0 = 0,52929

P0 -> P = 0,52929 P0

T / T0 = (1 + R-1/2 Me²)^-1 Se Me = 1T / T0 = 0,9333

Velocidade do som C = (1,4 * 9314,49 / 29,97 * 0,9333 T0)^1/2 = (3,3492 X 10² T0)^1/2

Vezes em massa no bocal

M = ρ∆C = 29,97 x 0,52929 Pa / 9314,49 x 0,93333 T0 x 3,1416 x 10^-6 x (3,3492 x 10² T0)^1/2 =1,2699

Materiais Utilizados

1 CONEXÃO ENGATE RÁPIDO DISTRIBUIDOR IGUAL PU 8 MM R$ 4,00 2 CONEXÃO ENGATE RAPIDO T MACHO PU 8 MM R$ 4,00 3 CONEXÃO ENGATE RÁPIDO Y MACHO CENTRAL PU 8 MM R$ 5,50

6 CONEXÃO RETA ENGATE RÁPIDO PU 8 MM X ROSCA DE 1/4" R$ 4,00

4 PLACA DE ISOPOR R$ 2,00

4 RODAS DE PATINS R$ 10,00

1 BARRA DE FERRO PARA EIXO R$ 5,00

6 GARRAFAS PET DE COCA COLA R$ 0,00

Planilha de Custo

Qtd Peça Valor R$1 CONEXÃO ENGATE RÁPIDO DISTRIBUIDOR IGUAL PU 8 MM 42 CONEXÃO ENGATE RAPIDO T MACHO PU 8 MM 43 CONEXÃO ENGATE RÁPIDO Y MACHO CENTRAL PU 8 MM 5,56 CONEXÃO RETA ENGATE RÁPIDO PU 8 MM X ROSCA DE 1/4" 44 PLACA DE ISOPOR 24 RODAS DE PATINS 101 BARRA DE FERRO PARA EIXO 5

Conclusões

4.1 Constamos que no projeto desenvolvido, não ocorreu perda de carga relevante em relação ás mangueira e conexões.

4.2 Para mover a quantidade de massa de nosso projeto mais o massor foi

preciso realizar cálculos para o desenvolvimento do bico propulosor (diâmetro do furo em 8 mm) para que conseguíssemos mover nosso protótipo a uma distancia média de 20 mtrs.

4.3 O fator de atrito das rodas fez muita diferença, pois nosso projeto não sofreu perda de carga em relação ao atrito entre rodas e eixo.

4.4 O alinhamento também foi um fator muito importante para manter sempre o carro em linha reta e para e conseguirmos vencer as imperfeições do circuito.

BIBLIOGRAFIA

http://www.fgsbrasil.com.br/produtos/conexoes-e-transicoes/conexao-de-compressao-engate-rapido/

http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/propulsao-a-jato.html

http://www.fisicaparaengenheiros.com.br/aps/