Curiosidade

    Olá galera!


    Como já foi dito aqui antes, o mecanismo de funcionamento de uma catapulta é conhecido a muitos anos e, com o passar do tempo, foi sofrendo melhorias em sua estrutura para que sua performance fosse melhorada. Em outras palavras, conceitos físicos e matemáticos são amplamente explorados na construção desta arma de guerra. Por isso, resolvemos mostrar para vocês que ainda hoje tais conceitos continuam sendo utilizados e incrementados em algumas situações, como no caso de lançamento de aviões de guerra dos navios porta-aviões.

    "A marinha norte-americana desenvolveu um novo sistema de catapultas para auxiliar na decolagem das aeronaves a partir dos porta-aviões. O sistema auxiliar de impulso, que se mantinha inalterado e em tremendo descompasso tecnológico desde os anos 1950, é necessário dado as exíguas dimensões das pistas disponíveis nos navios e dos aviões que crescem em peso, o que reflete diretamente na sua necessidade de pistas maiores. 

EMALS lançou o avião de 26 toneladas e estava
pronto para novo lançamento em 45 segundos
(Foto: Reprodução/US Navy)

   

    O novo sistema opera com eletromagnetismo, chamado de EMALS, sigla para Electromagnetic Aircraft Launch System (Sistema de Lançamento de Aviões Eletromagnético). Ele é capaz de lançar aviões a velocidades aproximadas de 160 Km/h e pode empurrar uma aeronave de 26 toneladas e recarregar em 45 segundos, ficando assim disponível para o próximo arremesso. Além disso, o EMALS tem a vantagem de ser mais fácil de operar, ocupar metade do espaço e peso das catapultas à pressão.



    Catapultas para arremessar máquinas voadoras não são novidade. Além do sistema de catapultagem, criado por engenheiros britânicos, existir nos porta-aviões desde os anos 1950, os irmãos Wright, que disputam historicamente a invenção do avião com Santos Dummont, usavam dispositivos que catapultavam seus aeroplanos do chão ao ar."
 

Fonte: www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2011/10/nova-catapulta-eletromagnetica-lanca-avioes-de-guerra-ao-ceu-em-apenas-45-segundos.html

Construção do protótipo

     Antes da construção, foram feitas pesquisas sobre os modelos existentes para as catapultas trebuchet. Após a escolha de um deles, foram feitos primeiros cálculos para se ter uma ideia do dimensionamento do protótipo e tornar viável a modelagem física deste. Para isso foi feita uma seleção de palitos para que eles se adequassem as exigências que estarão submetidos, seja ela compressão ou tração. Estas condições em que os palitos estarão  sujeitos e suas consequências serão discutidas posteriormente. Um esquema de como as forças, descritas acima, podem atuar em um corpo de prova é mostrado abaixo:

      

    A colagem de palitos em algumas situações é algo complicado devido a algumas inclinações em que estarão sujeitos e a sua área de contato solicitante. Por isso, em alguns momentos foram utilizadas ferramentas para corte e lixamento para que houvesse uma área de contato homogênea para que a montagem de um estrutura inclinada fosse possível. 

    Sabendo que existem diferentes formas de uma força atuar em um palito e que a forma de como eles são colados influencia na distribuição destas forças possibilitando uma resistência maior na estrutura, foram feitos corpos de prova que serão levados ao laboratório para a realização dos testes de tração e compressão e os dados também serão postados aqui. Abaixo pode-se conferir os corpos de prova e a modelagem final do protótipo: 

Palitos para teste de compressão

Palitos para testes de tração

Protótipo

Vista frontal, Vista lateral direita, Vista superior, respectivamente.

       Consideração final: O protótipo pode sofrer alterações durante a construção final da catapulta.

Catapulta - Um pouco sobre a história e funcionamento

            A antiguidade foi marcada por diversas batalhas que tinham como intuito, dentre outros motivos, aumentar o comércio e a extensão dos territórios, os quais eram sinônimos de poder, fortuna, respeito e admiração de todos da época. Por estes e outros motivos, várias tecnologias foram criadas para munir as artilharias, instrumentos de força que originam efeitos morais e materiais que tem como objetivo desde a neutralização à destruição de manifestações ou manifestantes de todos os gêneros. E dentre as armas utilizadas na época, destacaram-se as catapultas.
   
    A catapulta é um mecanismo de cerco que utiliza uma viga pivotante e um contrapeso para lançar projéteis a longas distâncias, evitando possíveis obstáculos, como muralhas e fossos. Tem seu funcionamento caracterizado pelo armazenamento de tensão propiciado pelo esticamento das cordas. Acredita-se que tenha sido criada pelos gregos durante o reinado de Dionísio e foram completamente desenvolvidas em tempos romanos e medievais. No início, era tracionada por força humana — chamada de pierrière. Entretanto, durante a Idade Média, os engenheiros medievais fizeram grandes melhorias no sistema de tração e atingem o maior estágio evolutivo que estas armas já tiveram: as trebuchets tracionadas por um contrapeso pênsil.

   Sabe-se que uma pedra pode causar um estrago expressável ao ser derrubada de uma certa altura considerável. Isto porque os objetos erguidos no ar adquirem energia potencial gravitacional que é liberada quando caem, a qual tem uma intensidade muito maior do que o tracionamento de cordas trançadas. Usando um engenhoso sistema de pêndulo, os medievais substituiram, finalmente, o antigo sistema de cordas para o de pêndulo, capaz de converter esta imensa energia dos blocos em queda para atirar projéteis dezenas de vezes mais pesados.

    Uma melhoria considerável feita neste mecanismo foi sua nova forma pênsil, que permitia que o contrapeso girasse livremente na horizontal em torno de um eixo o que aumentava sua eficiência consideravelmente. Além disso, a catapulta possui outras duas vantagens. Ela era precisa, por ser mais eficiente e não dar coices e a trajetória parabólica que o projétil fazia após o lançamento permitia atingir alvos mais altos.

Fontes: www.armaduras.com.br/projetos/proj001.php; pt.wikipedia.org/wiki/Catapulta; ciencia.hsw.uol.com.br/questao127.htm. 

Regulamento

       Os alunos de Engenharia Mecânica da Faculdade de Tecnologia SENAI Cimatec foram desafiados por uma banca de professores a desenvolver uma catapulta trebuchet, a qual deve ser construida com apenas palitos de picolé e cola branca. Não deverá possuir um peso máximo superior a 5kg, com uma tolerância de 5% (250 g). Sua altura será limitada a 600 mm (60 cm). O contrapeso, que impulsionará um projétil de 5 g, será uma anilha de 2 kg, esta será utilizada por todos os grupos. Cada grupo deve conter no máximo cinco integrantes. 


Confira os critérios que serão avaliados pela banca e sua respectiva pontuação:

•  Capacidade de lançamento (alcance máximo) - 3 Pontos;

• Criatividade / inovação - 3 Pontos;

• Relatório escrito (histórico, cálculos, projetos 2D e 3D) - 2 Pontos;

• Apresentação à banca - 1 Ponto; 

• Blog (com resumo em inglês) e vídeo postado no YOUTUBE - 1 Ponto.

Confecção e entrega dos protótipos: 

• 22 de abril: As equipes deverão apresentar-se às 14:00 h na sala de aula com o protótipo completamente concluído, que deve ser entregue ao professor.

• 26 de abril: As equipes deverão apresentar-se às 14:00 h na sala de aula para o lançamento do projétil pela catapulta, que acontecerá em local pré-estabelecido pelo professor.

Consideração final: Caso a equipe completa se apresente com atraso maior que 30 minutos, perderá 1,0 ponto na avaliação geral. O atraso superior a 1 hora, por qualquer motivo, não dará direito à entrega após o horário fixado.


Avaliação: 

    O protótipo, para fins de avaliação, será demonstrado em sala de aula, sem a massa a ser
lançada, utilizando apenas o contrapeso. Caso ocorra o tombamento ou qualquer situação de instabilidade, a comissão julgadora poderá interromper o ensaio. Além disso, o estudante poderá, ele mesmo, colocar a massa de contrapeso na catapulta, contanto que nunca toque no protótipo.

Comprovações: 

• Histórico;

• Cálculos; 

• Desenho Técnico - esboço 2D e 3D;

• Especificações de componentes;

• Modelos Matemático e Físico.

Alguns modelos de catapulta trebuchet: