Relatório Oficial - Robô Gladiador

Beatriz Bini            07  - membro do comitê
Franciny Barreto   12 - líder
Naiara Oliveira      30
Vitória Gomes        38

O robô gladiador nada mais é que um carrinho controlado por um controle remoto e levará uma bexiga na parte de cima do seu corpo, já no escudo terão 3 agulhas, cujo objetivo será furar a bexiga do robô adversário. É possível identificar vários conceitos físicos envolvidos, como:

Força de atrito cinético:  

Força de atrito presente antes do robô entrar em movimento.

Força de atrito estático: 

Força de atrito presente durante a movimentação do robô.

Velocidade:
 É o deslocamento do robô em função do tempo em que ele cumpre determinado trajeto.

Corrente elétrica: 
Os elétrons que fluem da pilhas do controle para o robô, movimentando suas rodas.


                                                                       Vista lateral

                                                                   Vista de cima

                                                                     Vista de frente

Procedimentos:

(Foi seguido tutorial dado pelo Bettoni e o tutorial postado no blog fisicaidesa3.blogspot.com.)

O robô é dividido em 2 partes: a parte elétrica e a parte mecânica

Parte elétrica

Ligação das chaves

As chaves devem ser fixadas numa caixa plástica que irá servir de controle remoto. A caixa deve ser furada para que as chaves se encaixem e haja lugar para colocar as pilhas.

     Começando por soldar os 6 fios (de aproximadamente 5 cm) 

Preparo dos cabos

Primeiro deve-se cortar  uns 7 cm da capa do cabo que o recobre nas duas extremidades, usando para isso um estilete. Nesse procedimento, deve-se tomar o máximo de cuidado para que os 4 fios internos não sejam danificados.Guarde os pedaços de capa de fio, pois eles servem para prender o  eixo das rodas.

As pontas dos fios internos devem ter 0,5 cm descascados para a soldagem.

     Os cabos desse tipo possuem condutores com cores diferentes que devem ser identificados com os números 1,2,3 e 4 (marque num papel as cores correspondentes para não confundir depois).

Soldagem do cabo aos motores

Os fios 1 e 2 serão soldados a um dos motores, enquanto os fios 3 e 4 serão soldados ao outro motor. Se os motores ficarem com sentidos invertidos, basta inverter a ligação dos fios de um deles. 

O cabo deve ser preso junto à base móvel para se evitar que eles forcem os terminais dos motores em caso de um puxão mais forte.

Soldagem do cabo às chaves

O próximo passo consiste na soldagem dos fios do cabo às chaves. Não faça trocas, pois se  isso ocorrer, o robô não irá funcionar.

Ligação do suporte de pilhas

Agora basta soldar os fios do suporte de pilhas nos pontos indicados. 

  Teste da parte elétrica

Terminando de montar esse circuito elétrico já é possível fazer um teste de funcionamento. Para isso, coloque pilhas no suporte. Apertando os dois botões para frente, os dois motores devem girar no mesmo sentido. Se isso não ocorrer, inverta os fios de um deles. Se algum motor não funcionar ou os dois, verifique todas as ligações, se as soldas estão corretas ou se  você não cortou acidentalmente os fios do cabo.

Caixa do controle

Agora é só fechar as chaves da caixa, e a parte elétrica está finalizada.

Parte mecânica

Montagem do chassi

    O   chassi   pode   ser   feito   de   papelão,   plástico   ou

madeira com as dimensões mostradas aproximadas de 25 cm x

12 cm. Uma solução alternativa interessante é usar suas

caixas   plásticas   de   CD   montadas   em   oposição.

            Roda frontal

Na parte frontal deve ser fixada a roda livre. Existem duas possibilidades, conforme o tipo de roda adquirida. Algumas possuem apenas um pino. 

A furação é feita colocando- se uma caixinha sobre a outra na posição em que as tampas abrem para lados opostos e marcando-se com uma caneta hidrográfica o local de dois furos (não será necessário usar os quatro).

Feita a marcação, use a ponta de um ferro de solda aquecido para fazer os furos, tirando (depois) as rebarbas do plástico com um estilete. A roda é presa com parafusos de 3/4 x 1/4 ou próximo disso, com porcas e arruela.

Uma folha de metal rígido ou mesmo plástico é colocada na parte de baixo do chassi de modo a evitar que ele dobre. 

O importante na escolha da roda é que ela seja a mais leve e mole possível para poder acompanhar os movimentos rápidos do robô.

Rodas propulsoras

As rodas propulsoras são feitas com CDs comuns.

Inicialmente colocamos em torno de cada CD fitas isolantes para servir de “pneus”, de modo a aumentar a aderência do robô em relação ao solo e a própria transmissão de movimento pelo motor.

Em cada CD colocamos uma rodinha de plástico e o eixo tirado de um carrinho de brinquedo. A roda plástica da outra extremidade é retirada.

O ponto crítico nessa fixação é que a centralização da rocinha no CD deve ser perfeita. Se houver excentricidade, a roda pode jogar afetando a mobilidade do robô.

Também, devemos cuidar para que o eixo escolhido não seja muito curto (deve ter pelo menos 4 cm) para que as rodas fiquem firmes, não “jogando” com o movimento co robô.

          Fixação das rodas propulsoras  

Para a fixação usamos dois pedaços de canudinhos de refresco, que são cortados de modo a deixar aproximadamente meio centímetro do eixo de cada roda livre.

Cortamos, depois, pedaços de papelão e os colocamos na base do robô.

O canudinho vai servir  de bucha para a passagem do eixo das rodas é colocado entre os pedaços de papelão. Deve-se cuidar para que a sua fixação seja tal que não impeça o movimento das rodas e que não fique nenhum jogo.

Nas extremidades do eixo são colocados dois pedacinhos de capa de fio (que pode ser aproveitado do cabo – veja parte elétrica) para impedir q ele escape. 

          Preparação da base articulada e fixação do motor

Os motores são fixados na base articulada, que no nosso é a tampa móvel da caixa de CD, de modo que eles tenham apenas os eixos apoiados nas rodas propulsoras. A pressão do eixo sobre as rodas propulsoras é garantida por um elástico.

Um ponto importante,ao se colar o motor é que eles devem ser alinhados com as rodas CDs de modo que seus eixos se apóiem exatamente sobre elas, sem o perigo de escapar. Observe que no eixo de cada motor colocamos um “prolongador” que nada mais é do que um pedacinho de tubo de tinta de caneta esferográfica vazia.

Esse sistema tem a vantagem de não forçar o motor, mesmo em função de balanço da roda devido a desalinhamentos ou excentricidades, como também de evitar travamentos ou mesmo problemas, caso o robô venha travar um combate. O motor irá girar em falso sem perigo de haver uma sobrecorrente capaz de causar sua queima.

Essa parte articulada terá o local para se colocar um parafuso com porca para prender o elástico. O furo para esse parafuso, é feito com o soldador. 

Na parte inferior não articulada do CD fazemos outro furo, onde um novo parafuso prenderá a outra extremidade do elástico 

Para evitar puxões do fio, que podem rompê-lo ou fazer com que se soltem dos motores, o cabo pode ser preso ao conjunto com a ajuda de uma braçadeira, ou outro recurso equivalente.  

        Armas e balão

As armas consistem em agulhas de tricô ou de costura de no Maximo 10 cm de comprimento, que podem ser fixadas em um anteparo na parte frontal.

Será importante, que no transporte as agulhas fiquem protegidas com canudo plástico para evitar acidente.

O balão deverá ser fixado no centro do robô de modo a ficar voltado para trás 

Teste final de funcionamento

O teste final de  funcionamento consiste em verificar se o robô se move corretamente nas direções desejadas e com boa agilidade. Deve-se ter atenção para com o motor, verificando se o eixo não escapa durante o movimento ou se ele não trava.

BIBLIOGRAFIA

- REVISTA MECATRÔNICA FÁCIL Ano 2 – n° 0 – Março/Abril                                                                                                     2003         

- www.mecatronicafacil.com.br

Obs:  Nós decidimos colocar agulha de seringa, pois fura com mais facilidade.

Prova mínima:

A prova mínima é o robô andar em forma de 8, porém o grupo ainda não conseguiu cumprir essa prova, mais testes serão realizados para conseguir cumprí-la

Conclusão:

O projeto do 3º trimestre foi uma aplicação do conteúdo do primeiro ano do ensino médio como por exemplo o estudo do atrito, velocidade. O estudo da velocidade média, como tempo e espaço do trajeto do robô também foi aplicada. E também conteúdos vistos esse ano como eletricidade, passagem de elétrons, potência, no caso a potência que o motor do robô aguenta. Esse projeto foi uma forma de aplicar o conhecimento adquirido no primeiro e terceiro ano do ensino médio. O nosso robô ainda falta cumprir a prova mínima, que foi descrita acima, haverão mais testes antes da competição, mas por enquanto em relação ao robô, o resultado não está sendo satisfatório, nós chegamos a conclusão de que está faltando o controle sobre o robô, é preciso mais testes para que se consiga controlar melhor ele. Em relação ao grupo, o grupo esteve ainda mais participativo e envolvido no projeto.

• Descreva a participação de cada elemento nessas atividades:

Minimaratona, Robô Gladiador, Questões de Final de Semana e Desafios Semanais: 

R: Todos os elementos do grupo participam de todas as atividades juntos.

• O Robô Gladiador, possui uma parte mecânica e outra elétrica, na parte elétrica ele possui gerador e receptor, quem são?

R: O receptor é o motor elétrico e o gerador é a pilha.

• Descreva as unidades do SI e defina de forma básica cada grandeza abaixo:

Corrente Elétrica: Ampére - é uma quantidade qualquer de eletricidade.

Tensão Elétrica:  Volt - representa o quanto de energia a carga elétrica recebe em seu deslocamento.

Potência Elétrica: Watt - rapidez com que a energia elétrica é consumida quando algum aparelho é ligado.

Energia Potencial Elétrica: Kwh (Quilowatt hora) - representa a força necessária para deslocar as cargas num certo tempo.

Resistência Elétrica: OHM - dificulta a passagem de eletricidade.

• Utilizando simbologia adequada desenhe de forma simplificada o circuito do robô .

• Defina com suas palavras, o que é um robô;

R: É uma máquina controlada por um controle remoto.

Primeira parte do relatório - Robô Gladiador

Próximo projeto: Robô Gladiador

Curiosidades:

"É difícil de acreditar, mas em 1770 o relojoeiro suíço Pierre Jaquet- Droz criou o que pode ser considerado o primeiro robô e portanto o primeiro computador da história da humanidade, o 'The Writer'.

Tratava-se de um bonequinho descalço, mas luxuosamente vestido, escrevendo uma carta com uma pena na mão. Poderia ser facilmente confundido com um bibelô vintage.

Mas por dentro seus 6 mil componentes e uma máquina de escrever auto-suficiente e programável faziam a magia acontecer. "

Robô The Writer

Ao longo do tempo, a tecnologia foi se avançando cada vez mais:

O grande impulso no desenvolvimento dos robôs foi durante a Revolução Industrial, onde foram desenvolvidos e aperfeiçoados dispositivos automáticos capazes de manipular e executar peças, permitindo a automatização da produção.

       Em 1924 surgiu o primeiro modelo de robô mecânico, criado por Roy J. Wensleu, um pequeno robô de aspecto humano capaz de realizar ações ordenadas por seu operador.

Robô Elektro

       Em 1937,  surge o Elektro, que obedecia a comandos de voz, podia andar, mover a cabeça, falar e possuia sensores fotoelétricos que permitia que seus olhos distinguissem as cores vermlho e verde.

       Em 1941, o escritor de ficção científica Isaac Asimov popularizou o termo robôs, através de seus contos sobre a robótica. No seu livro “Eu, Robô” escrito em 1950, ele criou as 3 Leis Fundamentais da Robótica que são:

1º Lei) Um robô não pode causar dano a um ser humano nem, por omissão, permitir que um ser humano sofra.

2º Lei) Um robô deve obedecer às ordens dadas por seres humanos, exceto quando essas ordens entrarem em confito com a primeira lei.

3º Lei) Um robô deve proteger sua própria existência, desde que essa proteção não se choque com a primeira nem com a segunda lei da robótica.

       Em 1948, o matemático Norbert Wiener tornou a cibernética um ramo científico, através de seu trabalho “Cibernética ou regulação e comunicação no animal e na máquina”, influenciando o estudo da inteligência artificial.

      Em 1981, o engenheiro Takeo Kanade desenvolve o primeiro braço mecânico com motor instalado diretamente nas junções do braço.

Em 2000, é lançado o famoso Asimo, pela Honda Motor Company. O Asimo é um robô humanóide de 1,20 metros e 52kg, que pode andar em superfícies irregulares, virar-se, pegar coisas e reconhecer pessoas. Mas ele não é um robô autônomo, então ele não toma as decisões sozinho e precisa ser programado para fazer uma tarefa específica.

Hoje, já existem robôs que são capazes até de realizar tarefas domésticas:

O Roomba 560 tem 34 centímetros de diâmetro e 9 centímetros de altura. Ele pesa 3,7 kg. Não é pesado, mas é um pouco grande. É sempre necessário utilizar as duas mãos para carregá-lo e mexer nele (sendo preciso fazê-lo com frequência, para limpá-lo).

O Roomba tem uma lista de recursos digna de ficção. De acordo com a fabricante, o sistema de limpeza tem três estágios para remover até 98% de sujeira e pó de diferentes superfícies. O aspirador se ajusta automaticamente a pisos de carpete, azulejo, madeira e linóleo.

Um detalhe é que você pode limitar as áreas nas quais o robô pode entrar. Ele vem com dois dispositivos que funcionam como paredes virtuais. Ambos utilizam duas pilhas de tamanho C, as quais não estão incluídas na caixa.

Os sensores do Roomba 560 detectam áreas mais sujas e fazem com que o aspirador passe mais vezes nelas. Realmente, o robô se foca bastante em certos pontos de um ambiente. Durante nossos testes, ficou claro que ele repete os movimentos em certos lugares, mas é importante ressaltar que ele passou por locais já limpos.

O Roomba é muito mais silencioso do que um aspirador comum, mas não é tanto assim. A presença do robô no ambiente é facilmente perceptível pelos sons que ele emite. Por isso, é melhor utilizar o recurso de programação para que o aparelho faça a faxina quando ninguém estiver em casa.

Fontes:

https://aoquadrado.catracalivre.com.br/inovacao/o-primeiro-robo-do-mundo-foi-inventado-em-1770/

http://www.garotascpbr.com.br/2011/11/historia-dos-robos/

http://www.tecmundo.com.br/videos-do-baixaki/18423-analisamos-o-roomba-o-robo-que-faz-a-faxina-em-sua-casa-video-.htm

Tabela dos testes do telefone de latinha:

Função de cada integrante no projeto do telefone de latinha:

Beatriz - Ficou responsável pelas anotações das palavras ditas
Franciny (líder) -  Construção, blog e ficou responsável por ouvir as palavras ditas
Naiara - Ficou responsável pelas anotações das palavras ouvidas
Vitória G. - Ficou responsável por transmitir as palavras para o outro telefone

Corrigindo o relatório do telefone de latinha:

Construção do Telefone - Materiais

Para o fio, usamos 10m de barbante

Para o telefone usamos 2 copos descartáveis, um para ouvir, e outro para falar

Utilizamos 2 pregos

Faca quente para furar o copo

Construção do Telefone - Passo a Passo

• Primeiramente deve-se furar a parte debaixo do copo com uma faca quente

• Depois, passe o barbante pelo furo, amarrando-o num prego, para que ele não solte

• Una a outra ponta do barbante amarrando-o num prego novamente, assim o barbante irá unir os dois copos

Obs: Para que o telefone funcione bem, deixe o fio bem esticado, pois assim o som se propaga melhor.

Relatório do Telefone de Latinha

Questão 9:

Sabe-se que as vozes femininas possuem uma maior freqüência que as vozes masculinas. Pesquisas apontam valores médios de normalidade de vozes masculinas: 105,7 Hz⁽¹⁴⁾, 115,3 Hz⁽¹⁵⁾, 117 Hz⁽¹⁶⁾, 120 Hz⁽¹⁰⁾, 125 Hz⁽¹⁷⁾, 127,61 Hz⁽⁸⁾ e 134 Hz⁽¹⁷⁾ para homens e 206 Hz⁽¹⁰⁾, 215,42 Hz⁽⁸⁾ e 217 Hz⁽¹⁶⁾ para mulheres. Um som com baixa frequência é dito som grave e o som com altas frequências é dito som agudo. Dessa forma, podemos concluir que a voz masculina tem menor frequência que a voz feminina.

Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/intensidade-timbre-altura.htmhttp://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1516-80342007000100004&script=sci_arttext

Como já ficamos sabendo do projeto do telefone de latinha vamos iniciar nossas pesquisas sobre quais os materiais ideais para se fazer um telefone de latinha que alcance o objetivo do projeto que seria transmitir o maior número de palavras por meio do telefone feito com lata. E VAMOS LÁ!

2º TRIMESTRE
Próximo projeto: TELEFONE DE LATINHA


Mas antes, que tal saber um pouco mais sobre a origem dessa brincadeira e os conceitos físicos nela utilizados?

Origem


            Robert Hooke

Muitos métodos e instrumentos foram inventados, buscando reduzir o tempo de transmissão das mensagens e também dar as mesmas a segurança do recebimento, sem haver quebra do sigilo. Em 1667 o físico inglês Robert Hooke sugeriu o emprego do fio esticado para transmitir o som.  Muitas pessoas na sua infância terão brincado de telefonar, usando um fio de barbante preso a latas de massa de tomate nas duas extremidades. Foi esse o princípio de transmissão sugerido por Hooke. 

Quando se aplica tensão ao fio e falamos para uma das latas do telefone, o som vibra pelo fio esticado até à outra lata. A pessoa do outro lado do telefone ouve a mensagem após os seus ouvidos captarem as vibrações de som e as enviarem para o cérebro para serem processadas. As vibrações são causadas por ondas sonoras  que são ondas longitudinais que consistem numa série de compressões, seguidas de rarefações, e que se propagam através de meios como o ar, a água ou os sólidos. As Ondas Sonoras propagam-se muito melhor, e mais rapidamente, nos materiais sólidos do que no ar.

Com o avanço cada vez maior da tecnologia, nem as brincadeiras mais antigas continuam as mesmas. Antes da invenção do telefone e até mesmo depois dela era comum crianças brincarem com telefones de lata feitos por elas mesmas, normalmente com um fio de barbante e duas latas de metal.

Uma empresa chamada Monkey Wrench Design resolveu dar uma incrementada na antiga ideia e torná-la mais tecnológica. Nessa nova versão desenvolvida por eles, as latas poderão ser conectadas em tablets, smartphones e computadores através de uma entrada USB ou pelos conectores dos fones de ouvido, além da possibilidade de conversar por meio de vídeo conferência.

Um pouco de física...

ACÚSTICA: é o estudo das ondas sonoras.

Os conceitos de acústica que ocorre no Telefone de Latinha são:

* Intensidade

A intensidade permite-nos apontar um som forte de um som fraco, dependendo da intensidade da vibração, quando for maior a intensidade mais forte é o som e vice versa.

Existem duas maneiras de intensidade:

Intensidade Física ou Energética - Chamada de limiar de audibilidade, é a intensidade das ondas acústicas.

Intensidade Fisiológica ou Nível Sonoro – Grandeza física capaz de calcular a intensidade do som. A grandeza é medida em Bel cujo submúltiplo é o decibel.

*A altura é considerada a qualidade que faz com que o ouvido possa distinguir um som baixo (grave) de um som alto (agudo).

Som baixo (grave) - baixa freqüência.

Som alto (agudo) - alta freqüência.

*Timbre

O timbre é considerado a qualidade que faz com que o som seja distinguido na mesma intensidade e na mesma altura, mesmo sendo emitidos por fontes diferentes.

Os sons harmônicos, ou seja, as frequências múltiplas são os responsáveis pelo timbre, pois eles acompanham cada som, por exemplo, se um violino ou um piano emitir a mesma nota musical com intensidades iguais poderá distinguir os dois sons, porém cada um apresentará o seu timbre.

Este fato ocorre pelo fato dos harmônicos acompanharem o som de cada instrumento variando assim em intensidade e quantidade.

Isso da para cada instrumento uma forma de onda diferente. Portanto podemos dizer que o timbre de um som está relacionado à respectiva forma de onda.

O som fundamental , quando se percebe a presença de sons tocados numa mesma altura, porém por instrumentos diferentes

Fontes: http://papofiisico.blogspot.com.br/2014/06/telefone-de-latinha.html

http://omundofisica.blogspot.com.br/2012/10/telefone-de-latinha.html

ELETROÍMÃ:

Nosso próximo projeto vai ser o ELETROÍMÃ!

O eletroímã é um dispositivo pode que ser formado por um prego enrolado por um fio; quando o fio é percorrido por uma corrente elétrica faz com que o prego comporte-se como um ímã permanente; e ao cessar a corrente, o prego é desmagnetizado, deixando de ser um ímã. 

Fonte: Brasil Escola

Quando uma corrente elétrica atravessa um fio condutor, cria em torno dele um campo magnético. Este efeito foi verificado pela primeira vez por Hans Christian Orsted em abril de 1820. Ele observou que a agulha de uma bússola defletia de sua posição de equilíbrio quando havia próximo a ela um fio condutor pelo qual passava uma corrente elétrica.
Um solenóide constitui-se de um fio condutor enrolado de tal modo que forme uma seqüência de espiras em forma de tubo. Se por ele passar uma corrente elétrica, gera-se um campo magnético no sentido perpendicular à uma seção reta do solenóide. Este arranjo em forma de tubo faz com que apareçam no solenóide polaridades norte e sul definidas. O resultado final é que o solenóide possui polos norte e sul, tal como um ímã natural. Veja a figura.





Os materiais ferromagnéticos são constituídos de um número muito grande de pequenos ímas naturais, conhecidos como dipolos magnéticos elementares. Este número é da mesma ordem do número de moléculas ou átomos que constituem o material. Sem a influência de um campo magnético externo, estes dipolos estão todos desalinhados, de forma que a soma total de seus campos magnéticos é nula, como mostra a Figura A.
Se inserirmos um prego, que é feito de um material ferromagnético, dentro de um solenóide, o campo magnético deste irá alinhar os dipolos do prego, como mostra a Figura B.



Os campos magnéticos dos dipolos se somam e temos então um novo campo magnético devido ao prego.
No total , teremos a soma dos campos do solenóide mais o do prego.
O conjunto de um solenóide com um núcleo de material ferromagnético é chamado de eletroímã.
Fonte: 
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ele11.htm

                           Cabo de Guerra Eletrostático

Nessa última terça-feira (10/03), nosso grupo participou da 

competição do Cabo de Guerra Eletrostático, nosso resultado 

não foi satisfatório, mas valeu a pena participar desse experimento!

Primeira Iniciação Tecnológica do ano:

• Eletroscópio Pêndulo:

• Eletroscópio de folhas:

Integrantes do grupo 7 - 3C

Beatriz Bini  
Franciny Barreto (líder)
Naiara Oliveira
Vitória Gomes (membro do Comitê)