MAPA — FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I

Os veículos têm diversos componentes de segurança, sendo um dos principais o sistema de freios, que pode ser a disco ou a tambor, com acionamento hidráulico, pneumático e/ou sistemas ABS. No sistema de freio a tambor, a frenagem ocorre quando as pastilhas de freio são pressionadas contra um tambor de freio que está preso à roda. O sistema de freio a disco, por outro lado, funciona com um disco de freio preso à roda e pastilhas de freio que são pressionadas contra o disco para desacelerar o carro. Quando o motorista pisa no pedal do freio, um pistão é acionado e empurra as pastilhas de freio contra os discos (ou tambores) de freio, criando atrito e desacelerando o carro. O fluido de freio também desempenha um papel importante no sistema, transmitindo a força do pedal de freio para as pastilhas de freio.

O sistema de frenagem também é equipado com um sistema de assistência ao freio, como o sistema ABS (Sistema de Freios Antibloqueio), que ajuda a prevenir o bloqueio das rodas e permite que o motorista mantenha o controle do veículo durante a frenagem. Além do sistema de frenagem do veículo, aconselha-se aos condutores realizarem a técnica de freio motor, a qual diminui a velocidade do veículo sem precisar utilizar os freios de forma intensa; o freio motor é realizado ao desacelerar o veículo por meio da redução de marchas, aproveitando a resistência oferecida pelo motor e pela transmissão para diminuir a velocidade do veículo.

Fontes: Disponível em: https://autoesporte.globo.com/servicos/noticia/2021/11/pisou-no-freio-e-o-pedal-tremeu-se-seu-carro-tem-abs-esta-tudo-certo.ghtml. Acesso em: 20 abr. 2023.

Disponível em: https://blog.nakata.com.br/sistema-de-freio-tudo-o-que-voce-precisa-saber-para-nao-correr-perigo/. Acesso em: 20 abr. 2023.

Ao ser contratado(a) por uma nova montadora de veículos, você tem um novo projeto junto à equipe de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa para analisar os sistemas de frenagem já existentes e propor melhorias/atualizações. Nos sistemas de frenagem, diversas são as variáveis que influenciam o desenvolvimento de diferentes tecnologias, como, por exemplo, tempo de frenagem, possibilidades de pista molhada/escorregadia, peso do veículo, durabilidade do equipamento, probabilidade de falhas, otimização de energia etc. São variadas as possibilidades de análises e algumas delas são apresentadas a seguir: 

Testes com um sistema de frenagem já aplicado nos veículos atuais da montadora em que você está atuando apresentam os seguintes resultados: o veículo de, aproximadamente, 1100 kg iniciou no repouso e, em seguida, é acelerado uniformemente por 15 segundos, atingindo a velocidade de 30 m/s. Ao atingir essa velocidade, o veículo é freado e atinge o repouso 20 segundos após o início do movimento.

    a) Faça o gráfico de velocidade em função do tempo para o movimento descrito, apresentando, no gráfico, o tipo de movimento (progressivo, retrógrado, acelerado, retardado).

    b) Calcule a distância total percorrida por esse veículo.

    c) Qual é a força do sistema de frenagem, considerando que a força de desaceleração foi totalmente resultante dos freios? Justifique o sinal (+ ou -) da sua resposta.

    d) Nos sistemas internos do veículo, após finalizado o teste, foi observado que o freio motor (sistema de redução de marchas) realizou trabalho com intensidade de 99000 J. Assim, conclui-se que a força do sistema de frenagem foi menor que a observada anteriormente, devido à dissipação de energia por aquecimento. A partir dessas informações, qual é a porcentagem de dissipação de energia do sistema de frenagem?
 

Em outro teste em pistas controladas, um veículo (A) com massa de 1200 kg se movendo a 200 km/h velocidade inicia frenagem com máxima capacidade, reduzindo sua velocidade. Entretanto, em sua frente, há um veículo (B) com massa de 4000 kg e sem velocidade. Há a colisão frontal entre A e B e, após a colisão, os dois veículos se movem juntos com velocidade de 36 km/h. Qual é a variação de velocidade que a frenagem foi capaz de realizar no veículo A imediatamente antes da colisão?

 

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MAPA – MECÂNICA E RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS [LIBERADO]

Você é engenheiro da Romano Engenharia, empresa que fornece serviços de elaboração de projetos complementares de edificações e estruturas industriais. Você foi contratado como o engenheiro encarregado de realizar cálculos e análises estruturais para os projetos desenvolvidos pela empresa. Sua especialidade é no cálculo de estrutura metálica e, por isso, você está constantemente pesquisando avanços nos materiais associados a esse tipo de estrutura, como concreto e aço. Um cliente contratou o escritório para a elaboração dos projetos complementares de sua residência. Para o projeto estrutural, constatou-se que terá que se desenvolver uma estrutura mista de concreto armado e estrutura metálica, isso porque existem alguns detalhes arquitetônicos na fachada que exigem que o material utilizado seja metálico devido às condições de vinculação desses elementos estruturais. A partir desse contexto, faça o que se pede em cada etapa deste MAPA. 

ETAPA 1 Na escolha dos materiais utilizados nos projetos, há uma decisão crucial que afeta diretamente a qualidade do projeto e a execução dos serviços contratados. Para melhorar a viabilidade econômica dos projetos, a equipe do escritório decidiu experimentar novos fornecedores de aço com preços e prazos de entrega mais competitivos. No entanto, há uma especificação que lhe preocupa. Ao analisar a composição da liga metálica, você percebeu que a taxa de carbono é um pouco menor do que a encontrada comumente no mercado, o que teoricamente reduz a resistência à tração do aço. Para garantir que o serviço continue mantendo a qualidade desejada, você levou amostras desses materiais obtidos diretamente do fornecedor para o laboratório da Unicesumar, a fim de verificar suas propriedades. Utilizou-se um corpo de prova de liga metálica, com diâmetro de 11,8 mm e 50 mm de comprimento útil. Tal peça foi submetida a um ensaio de tração, cujos dados de carga e alongamento obtidos durante o ensaio estão descritos na Tabela 1: 

1.1 CONSTRUA o gráfico de tensão-deformação. 

1.2 DETERMINE o valor de cada item a seguir e justifique a sua resposta:

a) Limite de proporcionalidade.

b) Tensão de escoamento.

c) Tensão última.

d) Tensão de ruptura.

 

1.3 CALCULE o módulo de elasticidade desse material a partir do diagrama de tensão-deformação. Pesquise, na ABNT NBR 8800/2008, qual é o módulo de elasticidade e COMPARE com o obtido. Referencie as fontes que utilizar para a sua pesquisa.

 

ETAPA 2 Nesse projeto, parte da estrutura será metálica e, portanto, a escolha dos perfis e materiais é uma decisão que interfere diretamente na qualidade do projeto e da execução dos serviços contratados. Foi realizado um projeto preliminar que estabeleceu duas prováveis sessões transversais para as vigas da estrutura, cujas dimensões em milímetros estão disponíveis na Figura 1 e 2:

Figura 1 - Seção transversal 1 Fonte: O Autor

Figura 2 - Seção transversal 2 Fonte: O autor

Considerando as seções transversais e os eixos anteriores (a) e (b), responda às seguintes questões:

2.1 DETERMINE o centroide de cada uma das seções transversais anteriores.

2.2 CALCULE o momento de inércia de cada uma das seções transversais anteriores (apenas em relação ao eixo X).

 

ETAPA 3 Ao analisar a concepção do projeto estrutural, você percebeu que existe um elemento crítico na estrutura que é uma viga em balanço na região da fachada que terá que ser de aço. Nesse momento, você precisa definir qual será a melhor seção transversal para essa viga dentre as duas estudadas na Etapa 2 deste MAPA. O objetivo desse estudo é maximizar a segurança da construção em relação à força cortante a que esse elemento está submetido. A viga em estudo possui 3,5 m de comprimento e está engastada apenas em uma das extremidades, o que a caracteriza como uma viga em balanço. Os detalhes da condição de apoio e dos carregamentos transversais sobre essa viga estão detalhados na Figura 3. Na Figura 4 e 5, estão detalhados nos diagramas os esforços cortantes e de momento fletor, respectivamente, aos quais a viga está submetida internamente.

 

 

 

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MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II – 52/2023 [LIBERADO]

Você foi contratado(a) como trainee na empresa X e para avaliar o seu potencial como colaborador para a possibilidade de efetivação na empresa, a gerência solicitou que você fizesse uma avaliação de alguns processos e setores, buscando melhorias que possam beneficiar a empresa. Para tanto, é necessário que você cumpra as quatro etapas que estão descritas a seguir:

ETAPA 1 A sala dos engenheiros é iluminada por um circuito com três lâmpadas incandescentes em paralelo, cada lâmpada possui uma resistência de 10 Ω e uma potência de 60 W. Por razões de economia, a gerência solicitou a substituição das lâmpadas por lâmpadas led com 20 Ω e 10 W.

1.a. Considerando que a tensão da rede seja de 110 V, determine quantas lâmpadas led serão necessárias para substituir as lâmpadas incandescentes.
1.b. Sabendo que cada lâmpada nova custou R$ 20,00, quantos dias serão necessários para que as novas lâmpadas se paguem com a economia de energia? Suponha que o preço por kWh seja de R$ 0,50 e que a lâmpada fique acesa 8 horas por dia.

ETAPA 2 A empresa X está buscando padronizar seus procedimentos. Diante disso, você notou que na sala em que está trabalhando possui um gerador cujas características da força eletromotriz ε e resistência interna não foram especificadas. Para resolver esse problema você foi até o laboratório e por meio de várias medidas de potencial entre os terminais desse gerador e da corrente elétrica que passa neste circuito obteve a seguinte curva característica:

Analisando Analisando o gráfico obtido no experimento, determine:
2.a. A força eletromotriz do gerador.
2.b. A resistência interna do gerador.
2.c. A equação característica desse gerador.
2.d. A corrente de curto-circuito.

ETAPA 3 Uma das salas de produção de componentes da empresa X tem as seguintes dimensões: 10 m x 10 m x 3 m. Essa sala produz alguns componentes sensíveis à temperatura e para isso deve ser mantida em 15 °C. Atualmente, o controle diário da temperatura da sala está indicando média de 28 °C. Diante disso, a gerência solicitou que você que fosse instalado um segundo sistema para lidar com o excesso de calor. Para tanto, determine a potência necessária desse novo sistema para manter a sala em 15 °C, sabendo que o sistema funciona continuamente. Considere a densidade do ar 1,225 kg/m³ e calor específico do ar 1000 J/kg.K.

ETAPA 4 A empresa possui uma máquina térmica que utiliza gás natural como combustível e gera 500 kW de energia elétrica. Buscando otimizar a utilização dos recursos energéticos, a gerência da empresa resolveu aproveitar o calor gerado pela máquina térmica para atender a necessidade de aquecer a água de 20°C para 60 °C.

 

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MAPA - FENÔMENOS DE TRANSPORTE [LIBERADO]

A estocagem e o transporte de produtos perecíveis são conseguidos graças aos sistemas de refrigeração desenvolvidos com o avanço da engenharia. Quem aí já não parou para pensar como um sistema de refrigeração funciona? Pois é, eu acredito que você já tenha ficado com esse pensamento. Contudo, não se preocupe! A maioria das respostas podem ser obtidas ao entender os Fenômenos de Transporte e aplicá-los ao sistema de refrigeração. De uma forma generalizada, um sistema de refrigeração é composto, basicamente, por dispositivos de potência (compressor), dispositivos de troca térmica (trocadores de calor), dispositivos de expansão (válvula de expansão), uma rede de tubulação e um fluido refrigerante. 

 

 

A rede de tubulação conecta os dispositivos de potência, expansão e de troca térmica e permite que o fluido refrigerante escoe em todo o sistema sob uma determinada vazão. Os tubos da rede, geralmente, são construídos de cobre. Da mecânica dos fluidos, sabemos que todo fluido em escoamento sofre uma perda de pressão devido à rugosidade do material do tubo. Assim, a mecânica dos fluidos está envolvida no dimensionamento da tubulação do sistema de refrigeração. Por outro lado, da transferência de calor, sabemos que, nos dispositivos de troca térmica, o calor será transferido de um corpo de maior para um de menor temperatura. Dessa forma, a quantidade de calor trocado no evaporador e no condensador, bem como as áreas de troca térmica são dimensionadas com base nos fundamentos da transferência de calor. Para um sistema de refrigeração hipotético, faça o que se pede a seguir:

a) Determine qual deve ser o diâmetro da tubulação de cobre (ε = 0,0015 mm), sabendo que o fluido (ρ = 0,0015 g mL-1 e μ = 0,012 cP) escoa a uma vazão de 2 kg s 1 , e a velocidade do fluido na rede de tubulação deve ser mantida a 25 m s-1. Informe o diâmetro em polegadas (in) e demonstre os passos realizados para obter a resposta de forma a justificá-la.

b) Utilizando as informações do fluido e da tubulação expostas na alternativa (a), determine se o fluido em escoamento se encontra em regime laminar ou turbulento. Justifique.

c) Utilizando as informações do fluido e da tubulação expostas na alternativa (a), determine o fator de atrito do escoamento. Demonstre os passos realizados para obter a resposta de forma a justificá-la.

d) Utilizando as informações do fluido e da tubulação expostas na alternativa (a), determine a perda de carga do escoamento. Informe a perda de carga em metros de água por metro de tubulação (mH2O m-1) e demonstre os passos realizados para obter a resposta de forma a justificá-la.

e) Determine a potência do compressor sabendo que ele opera adiabaticamente com 75% de eficiência e uma queda de pressão de 465 kPa. Além disso, as perdas por atrito podem ser desprezadas no compressor, o qual opera a vazão constante de 2 kg s 1 e com os mesmos fluidos e diâmetros da tubulação (entrada e saída do compressor) informados na alternativa (a). Informe a potência em kW, considere o fluido como incompressível e demonstre os passos realizados para obter a resposta de forma a justificá-la.
 
f) Determine a área de troca térmica do evaporador sabendo ele é um trocador de calor que foi projetado para retirar calor do ambiente a ser refrigerado a uma taxa de 75 kJ por kg de fluido refrigerante utilizado no sistema. O fluido refrigerante circula no sistema a uma vazão de 2 kg s-1 e mantém a parede interna da serpentina de cobre (k = 390 W m-1 K-1 e espessura de 3 mm) do evaporador a 248 K e a parede externa a 258 K. Informe a área em m2 e demonstre os passos realizados para obter a resposta de forma a justificá-la.
 
g) Considerando as informações da alternativa (f), se o ambiente externo for mantido a -5oC, determine o coeficiente convectivo do ar presente no ambiente a ser refrigerado. Informe o coeficiente convectivo em W m-2 K-1 e demonstre os passos realizados para
obter a resposta de forma a justificá-la.
 

 

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Atividade 3 – Eletrônica Analógica [RESOLVIDA]

A amplificação de sinais, sempre, foi um recurso necessário às tarefas da humanidade e depende de circuitos adequados que suportem as características do sinal de entrada, por exemplo, faixa de frequências e amplitude. Algumas topologias de circuitos com transistores permitem estabelecer um ponto de operação desejado para o projeto, conforme a polarização por divisor de tensão.
Elaborado pelo professor, 2023

Dado o circuito (figura 1) a seguir:

Calcule o valor da corrente no coletor do transistor. Considerar VBE = 0,7 V.

 

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ATIVIDADE 3 - GESTÃO DE PESSOAS E DESENVOLVIMENTO DE EQUIPES [RESOLVIDA]

 “[...] cada organização, portanto, possui uma cultura organizacional particular, sustentada, transmitida e transformada por meio da interação social dos mais diversos agentes."
 
Fonte: SARAIVA, L. A. S. Cultura organizacional em ambiente burocrático. RAC, v. 6, n.1, jan./abr. 2002. p. 191. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rac/a/pCHW8wgN6wXL9CXtB3k3PPF/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 28 abr. 2023.
 
Sobre o exposto, analise a figura a seguir:

 

A partir do contexto apresentado, da análise da figura e de seus conhecimentos diante dos estudos realizados na disciplina, sua tarefa nesta atividade de estudo é elaborar um texto de no máximo 15 linhas contendo os seguintes itens:

- Explique com suas palavras o que você entende por cultura organizacional.
- Descreva sobre dois sinais evidentes de cultura organizacional.

 

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