Estudo da Energia Potencial Elástica de um Amortecedor de Moto

Transcrição

FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA
CURSO TÉCNICO EM ELETRÔNICA
1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO – Turma 4124
Trabalho Trimestral de Física
ESTUDO DA ENERGIA POTENCIAL
ELÁSTICA DE UM AMORTECEDOR DE
MOTO DE TRILHA EM UM SALTO
NomeCompletodoPrimeiroAluno (num)
NomeCompletodoSegudoAluno (num)
NomeCompletodoTerceiroAluno (num)
NomeCompletodoQuartoAluno (num)
Prof. Luiz André Mützenberg (orientador)
Novo Hamburgo, agosto de 06
“TRÔ – Duas décadas buscando excelência. 1985-2005”
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SUMÁRIO
SUMÁRIO
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1 - INTRODUÇÃO
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2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
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3 - DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL
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4 - ANÁLISE DOS DADOS
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5 - CONCLUSÃO
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6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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1 - INTRODUÇÃO
Em campeonatos de motocross, para que se faça uma boa corrida e consiga o
máximo de desempenho de sua moto, ela deve estar totalmente adaptada à pista onde irá
ser realizada a corrida. Estas adaptações estão relacionadas à todas peças da moto,
porém como o motocross tem a principal característica de ser praticado em terreno
totalmente desproporcional (como fazer uma trilha no meio do mato, cheio de buracos),
a peça que deve ter a maior preocupação e adaptação à pista, sem dúvida, é o
amortecedor da moto.
Em um salto, que é o que estudaremos, os amortecedores fazem um trabalho grande
para suavizar a queda do motoqueiro e de sua moto, entretanto o amortecedor tem um
limite, que seria onde ele “acaba” de amortecer a queda, onde seu sistema hidráulico
chega no fim e, na prática, a moto “dá um soco”, comprometendo a corrida.
Com este pensamento, estudamos uma moto de trilha importada, a RX 275cc e que
pesa 150Kg, em um salto a fim de determinar a altura máxima que o motoqueiro pode
saltar sem que o amortecedor acabe, onde o amortecedor “dará um soco” quando cair, o
que pode comprometer a corrida e o motoqueiro.
Para determinar a altura máxima que o motoqueiro pode pular sem que o amortecedor
acabe, usamos fórmulas ligadas a energia potencial gravitacional e energia potencial
elástica, como também, regra de três para descobrir os valores de medida nas filmagens
feitas nos saltos.
2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Motocross
Motocross é uma corrida de motos, mas também pode ser praticado
individualmente. Este esporte é praticado em terrenos irregulares e cheio de obstáculos
o que exige tanto da moto quanto do piloto, os amortecedores traseiros e dianteiros da
moto exercem uma função fundamental para a segurança do piloto, eles amortecem o
impacto da moto com o solo após os saltos realizados pelo piloto, são essenciais para
sua segurança. Estes amortecedores são feitos de molas muito resistentes, mas
dependendo da altura que o piloto saltar, elas podem acabar de amortecer dando um
“soco” no piloto, que pode se ferir gravemente.
Energia Potencial Elástica
Energia Potencial Elástica: É o trabalho armazenado num corpo em
conseqüência da sua deformação elástica. É dado pelas seguintes fórmulas:
Epe = k.x²/2
k = f/x
Sendo que:
K = característica da mola (medido em n/m)
X = deformação
F = força aplicada na mola (medida em newtons)
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A energia potencial gravitacional, que será convertida em energia potencial
elástica, é dada pela seguinte fórmula:
Epg = m.g.h
Em conseqüência de ela ser transformada em energia potencial elástica, esta
fórmula pode se igualar à fórmula da elástica, resultando na seguinte fórmula:
Epg = Epe
m.g.h = k.x²/2
Que isolando o h, que é a altura máxima, podemos descobrir a máxima altura
que a moto poderá saltar se substituir o x (deformação da mola) pela maior deformação
que ela suporta.
3 - DESENVOLVIMENTO
Inicialmente, procuramos um assunto que tinha um problema ou um perigo
para a sociedade ou para alguém. Saímos em busca de informações através de outras
pessoas e chegamos a uma que, através do tio do Ânderson, nos chamou muito a
atenção e a curiosidade. Ele faz trilha de moto e, junto dele, tem amigos que fazem
corridas de motocross e, muitas vezes, aparece um com a moto estragada ou até mesmo
machucado em função de ter saltado mais alto do que a moto pode agüentar.
Então, resolvemos analisar este problema. Mas não com o objetivo de resolvêlo arrumando-o, mas sim, pondo um limite para o salto, onde quem saltar mais que o
limite, pode ter sua moto estragada ou se machucar a si mesmo.
3.1 - Experimento
Depois de tempo pesquisando sobre amortecedores e cálculos, fomos até Dois
Irmãos, onde existe uma pista de motocross, onde filmamos saltos e quedas de um
motoqueiro. Colocamos a câmera no local de caída do salto, onde focava o amortecedor.
Também filmamos todo o salto do motoqueiro, desde a subida até a descida. Após as
gravações, Conversamos com o motoqueiro e pedimos algumas informações da moto,
com também, medimos a variação do amortecedor quando o motoqueiro de 80 Kg junto
com a moto de 150 Kg (sem o peso das rodas porque esta não está sobre o amortecedor)
que foi de 1 cm.
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3.2 - Análise dos dados
Depois de concluído a parte prática da investigação demos início à teórica.
Tendo a medida inicial e finai do amortecedor quando o motoqueiro colocou seu peso
junto com o peso da moto sobre o amortecedor, definimos a deformação do amortecedor
com o peso de 230 Kg (80 Kg do motoqueiro e 150 Kg da moto).
X = Li – Lf
X = 0,71m – 0,7m
X = 0,01m.
Com a deformação do amortecedor entrada mais o peso que influenciou esta
deformação, podemos calcular a característica do amortecedor, então:
K = F/X
K = 80 + 150.9,8/0,01
K = 230.9,8/0,01
K = 2254/0,01
K = 225400 N/m
Onde:
K = característica da mola
F = força que atua no amortecedor
X = deformação do amortecedor.
Com a característica da mola, podemos calcular a altura máxima que o
motoqueiro poderá saltar sem que o amortecedor acabe “dando um soco”,
comprometendo sua corrida e sua saúde. Mas para conseguir calcular a altura máxima
que o motoqueiro pode saltar, foi preciso uma medida muito importante, a deformação
entre o amortecedor totalmente esticado e ele totalmente comprimido. É obvio que não
iríamos colocar toda esta deformação, diminuímos 1cm em conseqüência do nosso
objetivo, que é determinar a altura máxima do salto sem que acabe o amortecedor, por
isso diminuímos 1cm para proporcionar uma pequena segurança ao motoqueiro. Onde
tal altura máxima é dada pela seguinte fórmula:
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Epg = Epe
m.g.h = k.x²/2
230.9,8.h = 225400.0,26²/2
2254.h = 7618,52
h = 7618,52/2254
h = 3,38m.
Esta altura, 3,38m, é a altura máxima que o motoqueiro poderá saltar sem que
o amortecedor acabe.
Para termos uma idéia da altura de um salto, calculamos e definimos a altura
do salto feito em uma rampa como mostra a figura a seguir:
Neste salto, o motoqueiro atingiu a altura de 1,90m, o que para nós parece ser
pouco, mas no motocross já é uma altura significante.
Para o amortecedor desta moto, que é o que estudamos, ele poderia saltar
mais 1,48m sem ter problema de acabar o amortecedor. É claro que não é por saltar
1,50m a mais neste salto que o motoqueiro ganharia um soco do amortecedor, um dos
motivos é que em nossos cálculos existem erros de medida, ou seja, não há muita
precisão nas medidas. Outro fator importante é que, conversando com o motoqueiro,
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ficamos informados que, apesar de determinar a altura máxima, o motoqueiro pode
saltar mais alto ainda, é só ter habilidade para saber cair no chão, então muito depende
do motoqueiro, mas também, muito depende do amortecedor.
4 - CONCLUSÃO
Concluindo, determinamos a altura máxima que o motoqueiro pode saltar com
a moto sem que o amortecedor acabe, “dando um soco”, que foi de 3,38m. Porém,
conversando com o motoqueiro, descobrimos que essa altura máxima calculada referese quando o motoqueiro não flexiona as pernas nem faz um esforço parecido com o de
um elástico, ou seja, de ajudar a absorver a queda. Se o motoqueiro fizer isto, poderá
saltar mais alto que a altura determinada, pois além do amortecedor, ele também ajudará
a absorver a queda.
Seria interessante que cada moto de motocross tivesse a sua altura máxima
estipulada na compra, o que o dono deve saber para saltar. Se o motoqueiro gosta de
saltar alto, fazendo competições e etc. deve pegar uma moto com a característica do
amortecedor alta, assim poderá saltar alto sem se preocupar que acabe o amortecedor. Já
se o motoqueiro não salta muito alto, quer a moto para se divertir, fazer umas trilhas e
aliviar o estresse do dia a dia, poderia escolher uma moto com a característica da mola
menor que a estipulada na moto anterior.
Esta idéia poderia ser implementada no mercado das motos de trilha, onde o
dono saberia o desempenho do amortecedor, podendo escolher entre mais duros e mais
macios, concordando com o tipo de corrida que irá correr.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.ufsm.br/gef/Energia.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/muelle/muelle.htm
http://www.scielo.br/pdf/rbef/v26n4/a04v26n4.pdf
http://www.if.ufrgs.br/~amees/ativi.html
http://www.fis.uc.pt/data/20032004/apontamentos/apnt_118_2.pdf

Estudo da Energia Potencial Elástica de um Amortecedor de Moto

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