O projeto foi apresentado e atendeu os requisitos, completou o looping e o sistema da esfera  parou com sucesso bolinha. Logo, segue a apresentação feita em sala na da ta 30/112018.
                                 
Apresentação em slides do projeto:

                                          Figura 1: Looping finalizado.

Legenda: Fonte própria

                                          Figura 2

Legenda: Fonte própria

Agradecemos ao SENAI CIMATEC por disponibilizar o espaço para a construção do looping e aos Profs. Targino Amorim e Rafael Bittencourt  e aos técnicos Renato e Roque.

Obrigado a todos que colaboraram para a execução desse projeto!

                                          Figura 3: Foto da equipe.

                                                               Legenda: Fonte própria.

Durante o processo de concepção e realização do projeto looping, fez se necessário o cálculo de: Energias potenciais, de lançamento e medições dimensionais do looping, variáveis necessárias para viabilização do nosso projeto.

Primeiramente foi realizado o cálculo da energia mecânica no começo da trajetória, para saber como a esfera chegaria ao looping parte crítica do projeto.

No início da trajetória, a esfera está em repouso, logo toda sua energia mecânica é energia potencial gravitacional, que pode ser calculada segundo:

U = mgh

O segundo momento é quando o objeto se encontra no ponto mais alto da trajetória do looping, onde o mesmo possui certa velocidade e altura em relação ao ponto mais baixo da trajetória, logo possui energia potencial gravitacional, cinética e inercia angular, por estar rolando sobre o trilho e não deslizando, conforme:

E = U + K

E = mgh + mv^2 x 1/2 + I𝓌^2 x 1/2

Logo, já tendo as medidas do looping, é possível prever a velocidade no ponto:

Ep0 = Ep1

mgh0 = mgh1 + mv^2 x 1/2 + I𝓌^2 x 1/2

-mv^2 x 1/2 = mgh1 - mgh0 + I𝓌^2 x 1/2

mv^2 x 1/2 = -mgh1 + mgh0 - I𝓌^2 x 1/2

mv^2 = -2mgh1 + 2mgh0 - I𝓌^2

Sabendo que:

mv^2 = -2mgh1 + 2mgh0 - I𝓌^2 - (2/5 mR^2)(V/R)^2

v^2 = 2gh0 - 2gh1 - 2/5 x v^2

7/5v^2 = 2gh0 - 2gh1

v = (((10(gh0 - gh1))/7)^1/2

Aplicando os valores do sistema projetado conforme publicado na segunda postagem (no ponto mais alto do looping):

Vp1 = 1,91 m/s

Para o terceiro ponto, P2, a velocidade é:

VP2 = 2,08 m/s

O último momento do looping foi o lançamento da esfera utilizando o sistema de energia mecânica conservativa. Com isso, calculou a velocidade no final do trilho de alumínio, logo calculando a velocidade nesse ponto. Posto isto, por meio da decomposição de vetores da velocidade e podendo assim estimar o tempo com a equação (1) do vetor velocidade Y:

YF - YI = V0 x t  + 1/2 x gt^2

Diante do supracitado, encontrou dois valores para t, sendo um muito baixo, ou seja, improvável e o ouro que se adequa ao ocorrido. Em seguida, calcula-se a equação da velocidade x, utilizando a equação (2):

XF - XI = Vx0 x t

Na qual o XF - XI é a distância que a esfera ira percorrer em função do tempo. Com isso, obtendo-se a distância que a esfera pode alcançar.

Para o lançamento, a distancia máxima calculado foi utilizada a decomposição do vetor y:

V0y = V x Sen L, no qual L é igual a 45º e V=2,08 m/s.

Com isso, V0y é igual a 1,47 m/s e como o ângulo usado é de 45º, o V0x é igual ao V0y. Logo, a dedução da primeira equação resulta em T1=0,38 s e T2= 0,08 s. Este resultado mostra que apenas o T1 pode ser real, pois a esfera não chega ao chão com 0,08 segundos. Posto isto, o segundo passo é determinar a distância utilizando a equação 2, do eixo X que substituindo encontra-se 

Xf - XI = 0,5586m, ou seja, esse é o lançamento ideal, sem atrito.

A seguir está um vídeo elaborado pelo grupo, demonstrando todo o processo de criação do looping, além dos testes e experimentos realizados em laboratório.

O vídeo também está disponível no site de upload de vídeos youtube, podendo ser acessado através do link a seguir: https://www.youtube.com/watch?v=9cPyJw_bat8&feature=youtu.be

Para a construção do looping, foram utilizados uma calha pantográfica de alumínio de 1,8 metros, custando R$6,90; 2 placas de 60x20 cm de MDF, custando R$30,00, um Tubo PVC25mm, de 20 cm, custando R$0,66; dois joelhos PVC 25mm, custando R$0,50; uma super cola, custando R$20,00; dez parafusos para madeira 5,5 mm, custando R$5,00; 10 arroelas, custando R$5,00; 1 lata de tinta preta fosca, custando R$19,00; 4 folhas de papel adesivo, custando R$16,00; e 4 pés niveladores, custando R$7,20.

A partir deste projeto, foi possível aprender um pouco sobre conceitos importantes para a física, assim como suas aplicações reais. Conceitos estes que são utilizados nas mais variadas áreas e, em especial, na área de engenharia. Portanto, este foi um projeto de grande importância para a formação acadêmica de todos os integrantes da equipe.

Segunda etapa
OBJETIVOS

Geral: Projetar e fabricar um Looping, para estudo dos conceitos da Dinâmica dos
corpos.

Específicos:
Comprar materiais para a construção do Looping;
Calcular medidas para obter tamanho da pista e resultados do movimento da esfera;
Construir o Looping;

 Para a construção do looping é necessário ter o conhecimento dos conceitos físicos que fazem parte do sistema desse, logo estes são as energias potencial, cinética e de rolamento, forças como peso, normal, atrito de rolamento, atrito com a pista, resistência do ar e torque. Com isso, pode-se deduzir por meio das fórmulas o raio do looping e a velocidade mínima. Posto isto, foi determinado que o raio será igual a 100 mm e a velocidade mínima que a esfera terá que alcançar para completar o looping será de 0,99 m/s. Além disso, foi determinado que a altura inicial e de saída deverá haver respectivamente 460 mm e 150 mm e o looping de 100 a 120 mm de raio. Portanto, considerou-se o ângulo inicial com 50° e o ângulo de saída com 45°, possibilitando assim o cálculo do comprimento da pista que no total é igual a 1440,93 mm.

O sistema pensado pela equipe para parar a bola será um sistema elástico que tem o formato de paralelepípedo com um furo cego, no percurso da pelo qual fará a esfera, nesse sistema haverá uma manivela, ligada a um elástico interno no paralelepípedo o qual irá fazer com que a manivela volte para o local, que terá rotação apenas em um sentido para que possa possibilitar a passagem do corpo, mas esse impossibilitara que a esfera retorne, evitando que volte para a pista. Contudo, esse sistema será fixo, sendo calculado a angulação de lançamento do corpo para que seja ajustado ao sistema de parada de forma que a esfera não saia do paralelepípedo.

Para melhor representar os modelos citados, fizemos os modelos 3D no Software Solidworks, possibilitando assim melhor visualização do projeto, logo a figura 1, trás a pista do looping com sua base em MDF, já a figura 2 retrata o sistema para parar a esfera.

                      Figura 1: Looping 3D.

Fonte: própria.

               Figura 2: sistema para parar a esfera.

Fonte: própria.

    Primeira Etapa

Apresentação do projeto LOOPING:

    Nós, alunos dos cursos de engenharia mecânica e engenharia química do Centro Universitário Senai Cimatec, fomos desafiados pelo professor Targino Amorim, como forma de avaliação na disciplina de Física Prática A, a projetar e construir um looping que ao final do trajeto tenha um sistema que pare automaticamente uma esfera de alumínio com 16 milímetro de diâmetro, que irá percorrer o trajeto do looping. Proposto isso, a criação do blog será para mostrar os progressos de construção até o término do projeto. Além disso, o instrumento deve ter uma plataforma base feita em MDF com 15 mm de espessura, comprimento de 600 mm e largura de 200 mm, deverá conter também pés niveladores, uma nível bolha redondo, escala indicadora de altura, e sistema de medição de velocidade feito com LED e LDR e um multicronômetro digital. O trilho do looping deve ser inclinado e feito em perfil de ''C'' em alumínio, a altura inicial do trajeto da esfera deve ser de 460 mm e a da saída de 150 mm, o raio do looping deve ser de entre 100 a 120 mm.  

  Contextualização Histórica

     Na vida cotidiana, os loopings são usados de diversas formas, como em globos da morte e em parques de diversões, sendo esses uma repetição de movimento, mas para a construção destes torna-se necessário conhecimentos físicos e matemáticos, devido a um possível risco de falha que possa ocasionar acidentes. Posto isso, a precisão nos cálculos e medidas são de extrema importância para a segurança, sendo essencial considerar todas as forças que atuam no sistema. Com isso, o projeto proposto na matéria de física A  prática é construir um looping de apenas um giro que atenda as medidas solicitadas no edital, em que uma esfera percorra essa trajetória de modo a não desacoplar da pista em nenhum momento, seguindo, portanto, dois passos: primeiramente deve-se completar o looping e realizar o lançamento, calculando sua distância final; já no segundo passo, haverá um sistema removível com a finalidade de parar o corpo ao final do percurso.

Imagem 1: Looping
Fonte: Azeheb

             Apresentação da equipe

     A equipe PhysicalSonic, é composto por  João Victor Carvalho de Mattos, Arthur João Reis Lima Rodovalho, Gabriel Andrade Trajano, Pedro Cajado Bulhões, Guilherme Pires de Menezes Sampaio Santos (representados na imagem 2 da esquerda pra direita) graduandos em Engrenharia Química (João Victor Carvalho de Mattos) e Engenharia Mecânica (Arthur João Reis Lima Rodovalho, Gabriel Andrade Trajano, Guilherme Pires de Menezes Sampaio Santos, Pedro Cajado Bulhões) no Centro Universitário SENAI CIMATEC. Fomos designados a montar uma estrutura de trajetória com looping e um sistema que pare no final do curso uma esfera que irá percorrer esse trajeto, orientados pelo professor Targino Amorim Neto na matéria física A prática. Então, criamos um cronograma de atividades (imagem 3) para nos organizarmos a desenvolver o projeto a longo do curso.

Imagem 2: Integrantes da equipe da esquerda pra direita: João Victor Carvalho de Mattos, Arthur João Reis Lima Rodovalho, Gabriel Andrade Trajano, Pedro Cajado Bulhões e Guilherme Pires de Menezes Sampaio Santos
Fonte: Própria

Imagem 3: Cronogramas de atividades.
Fonte: Própria

Referências: 

• INSTITUTE OF PHYSICS AND THE NUFFIELD FOUNDATION. Looping the loop. Disponível em: < http://practicalphysics.org/looping-loop.html> acesso em 21 Set 2018.
• Imagem 1: Azeheb. <https://azeheb.com.br/assuntos/looping.html> acesso em 20 set 2018

Publicado por: Arthur João Reis Lima Rodovalho