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 Cientfishes

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MensagemAssunto: Cientfishes   Qua 07 Out 2009, 11:42 am

Componentes:

André Mello
Fernando Rossato
Israel Áquila


Proposta de robô (barracuda) p/ limpagem automatizada de piscinas / caixas d'água.

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Última edição por André Thomaz Mello 3ª A em Qua 14 Out 2009, 8:42 am, editado 1 vez(es)
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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qua 07 Out 2009, 11:46 am

http://en.wikipedia.org/wiki/Waterproofing#Electronic_Waterproofing
http://www.ehow.com/how_17432_clean-swimming-pool.html
http://www.saude.rj.gov.br/guia_sus_cidadao/pg_19.shtml

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Ter 13 Out 2009, 9:46 pm

O que é um fluido?

Você provavelmente pensa em um fluido como sendo um líquido. Mas, um fluido é qualquer coisa que pode fluir, escoar. Isto inclui líquidos. Mas, gases também são fluidos.

Densidade de massa

A densidade de massa de um objeto é a sua massa, m, dividida pelo seu volume, V. Usualmente, utiliza-se o símbolo grego r (rho):

densidade de massa: r = m / V (no MKS, as unidades são kg/m^3)

No nível microscópico, a densidade de um objeto depende da soma dos pesos dos átomos e moléculas que constituem o objeto, e quanto espaço existe entre eles. Numa escala maior, a densidade depende se o objeto é sólido, poroso, ou alguma coisa intermediária.

Em geral, líquidos e sólidos possuem densidades similares, que são da ordem de 1000 kg / m^3. A água a 4° C possui uma densidade exatamente igual a esse valor. Muitos materiais densos, como chumbo e ouro, possuem densidades que são 10 a 20 vezes maiores que esse valor. Os gases, por outro lado, possuem densidades em torno de 1 kg / m^3, ou seja, cerca de 1/1000 àquela da água. Veja as densidades de várias substâncias na tabela de propriedades dos fluidos.

As densidades são frequentemente dadas em termos da densidade específica. A densidade específica de um objeto ou material é a razão de sua densidade com a densidade da água a 4° C (esta temperatura é usada porque esta é a temperatura em que a água é mais densa). O ouro tem densidade específica de 19.3, o alumínio 2.7, e o mercúrio 13.6. Note que estes valores são referentes aos padrões de temperatura e pressão; objetos mudam de tamanho, e portanto de densidade, em resposta a uma mudança de temperatura ou pressão.

Pressão

A densidade depende da pressão. Mas, o que é a pressão? A pressão é a força a que um objeto está sujeito dividida pela área da superfície sobre a qual a força age. Definimos a força aqui como sendo uma força agindo perpendicularmente à superfície.
Pressão : P = F / A (A força é aplicada perpendicularmente à área A)

A unidade de pressão, é o pascal, Pa. A pressão é frequentemente medida em outras unidades (atmosferas, libras por polegada quadrada, milibars, etc.). Mas o pascal é a unidade apropriada no sistema MKS (metro-quilograma-segundo).

Quando falamos em presão atmosférica, estamos insinuando a pressão exercida pelo peso de ar que paira sobre nós. O ar na atmosfera alcança uma altura enorme. Logo, mesmo que a sua densidade seja baixa, ele ainda exerce uma grande pressão:


Pressão atmosférica no nível do mar: 1,013 x 105 Pa

Ou seja, a atmosfera exerce uma força de cerca de 1,0 x 105 N em cada metro quadrado na superfície da terra! Isto é um valor muito grande, mas não é notado porque existe geralmente ar tanto dentro quanto fora dos objetos, de modo que as forças exercidas pela atmosfera em cada lado do objeto são contrabalançadas. Sómente quando existem diferenças de pressão em ambos os lados é que a pressão atmosférica se torna importante. Um bom exemplo é quando se bebe utilizando um canudo: a pressão é reduzida no alto do canudo, e a atmosfera empurra o líquido através do canudo até a boca.

Pressão versus profundidade em um fluido estático

Em um fluido estático, sob a ação da gravidade terrestre, as forças são perpendicular à superfície terrestre. Caso exista uma força resultante em uma porção do fluido, esta porção do fluido entrará em movimento. A razão é que um fluido pode escoar, ao contrário de um objeto rígido. Se uma força for aplicada a um ponto de um objeto rígido, o objeto como um todo sofrerá a ação dessa força. Isto ocorre porque as moléculas (ou um conjunto delas) do corpo rígido estão ligadas por forças que mantêm o corpo inalterado em sua forma. Logo, a força aplicada em um ponto de um corpo rígido acaba sendo distribuída a todas as partes do corpo. Já em um fluido isto não acontece, pois as forças entre as moléculas (ou um conjunto delas) são muito menores. Um fluido não pode suportar forças de cisalhamento, sem que isto leve a um movimento de suas partes.
Logo, a pressão a uma mesma profundidade de um fluido deve ser constante ao longo do plano paralelo à superfície. Supondo que a constante da gravidade local, g, não varie apreciavelmente dentro do volume ocupado pelo fluido, a pressão em qualquer ponto de um fluido estático depende apenas da pressão atmosférica no topo do fluido e da profundidade do ponto no fluido. Se o ponto 2 estiver a uma distância vertical h abaixo do ponto 1, a pressão no ponto 2 será maior.



Para calcular a diferença de pressão entre os dois pontos basta imaginar um volume cilíndrico, cuja altura h seja ao longo da vertical à superfície com as bases contendo os pontos 1 e 2, respectivamente. A área das bases, A, pode ser qualquer: desde que elas estejam dentro do fluido. Como o volume cilíndrico é estático, a força na base de baixo deve ser igual à força na base de cima somada à forca peso devido ao volume de àgua dentro do cilindro. Ou seja, como a massa do fluido é dada por rAh, obtemos que

F2 - F1 = (rAh)g
Dividindo esta equação por A obtemos que a pressões nos pontos 1 e 2 estão relacionadas por

P2 = P1 + rgh



Note que o ponto 2 não precisa estar diretamente abaixo do ponto 1; basta que ele esteja a uma distância vertical h abaixo do ponto 1. Isto significa que qualquer ponto a uma mesma profundidade em um fluido estático possui a mesma pressão. A construção imaginária que fizemos acima, com o volume cilíndrico, pode ser repetida com vários outros cilindros, com diferentes bases e alturas, até chegarmos ao resultado, já que essa relação é linear.

Princípio de Pascal

O pricípio de Pascal pode ser usado para explicar como um sistema hidráulico funciona. Um exemplo comum deste sistema é o elevador hidráulico usado para levantar um carro do solo para reparos mecânicos.
Princípio de Pascal: A pressão aplicada a um fluido dentro de um recepiente fechado é transmitida, sem variação, a todas as partes do fluido, bem como às paredes do recepiente.

A explicação para o princípio de Pascal é simples. Caso houvesse uma diferença de pressão, haveriam forças resultantes no fluido, e como já discutimos acima, o fluido não estaria em repouso.

Em um elevador hidráulico uma pequena força aplicada a uma pequena área de um pistão é transformada em uma grande força aplicada em uma grande área de outro pistão (veja figura abaixo). Se um carro está sobre um grande pistão, ele pode ser levantado aplicando-se uma força F1 relativamente pequena, de modo que a razão entre a força peso do carro (F2) e a força aplicada (F1) seja igual à razão entre as áreas dos pistões.

P1 = P2 , logo F1/A1 = F2/A2 , e F1/F2 = A1/A2



Embora a força aplicada (F1) seja bem menor que a força peso (F2), o trabalho realizado é o mesmo. Trabalho é força vezes distância. Logo, se a força no pistão maior (peso) for 10 vezes maior do que a força no pistão menor (aplicada), a distância que ela percorre será 10 vezes menor. Isto se deve à conservação de volume:

V1 = V2, logo x1 . A1 = x2 . A2, ou seja x1/x2 = A2/A1 = F2/F1 .


Medidores de pressão

A relação entre pressão e profundidade é muito utilizada em instrumentos que medem pressão. Exemplos são o manômetro com tubo fechado e o de tubo aberto. A medida é feita comparando-se a pressão em um lado do tubo com uma pressão conhecida (calibrada) no outro lado (veja figura abaixo).
Um barômetro típico de mercúrio é um manômetro de tubo fechado. A parte fechada é próxima a pressão zero, enquanto que o outro extremo é aberto à atmosfera, ou é conectada aonde se quer medir uma pressão. Como existe uma diferença de pressão entre os dois extremos do tubo, uma coluna de fluido pode ser mantida no tubo. Da fórmula temos que a altura da coluna é proporcional à diferença de pressão. Se a pressão no extremo fechado for zero, então a altura da coluna é diretamente proportional à pressão no outro extremo.



Manômetro de tubo fechado: P = rgh

Em um manômetro de tubo fechado, um extremo do tubo é aberto para a atmosfera, e está portanto à pressão atmosférica. O outro extremo está sob a pressão que deve ser medida. Novamente, se existe uma diferença de pressão entre os dois extremos do tubo, se formará uma coluna dentro do tubo cuja altura (h) é proporcional à diferença de pressão.


Manômetro de tubo fechado: P = Patm + rgh



A pressão P é conhecida como pressão absoluta; a diferença de pressão entre a pressão absoluta P e a pressão atmosférica Patm é conhecida como pressão de calibre. Muitos medidores de pressão só informam a pressão de calibre.

Princípio de Arquimedes: Eureca!

De acordo com a lenda, isto (eureca!) foi o que Arquimedes gritou quando ele descobriu um fato importante sobre a força de empuxo. Tão importante, que o chamamos de princípio de Arquimedes (e tão importante que, diz a lenda, Arquimedes pulou da banheira e correu pelas ruas após a descoberta).
Princípio de Arquimedes : Um objeto que está parcialmente, ou completamente, submerso em um fluido, sofrerá uma força de empuxo igual ao peso do fluido que objeto desloca.

FE = Wfluido = rfluido . Vdeslocado . g

A força de empuxo, FE , aplicada pelo fluido sobre um objeto é dirigida para cima. A força deve-se à diferença de pressão exercida na parte de baixo e na parte de cima do objeto. Para um objeto flutuante, a parte que fica acima da superfície está sob a pressão atmosférica, enquanto que a parte que está abaixo da superfície está sob uma pressão maior porque ela está em contato com uma certa profundidade do fluido, e a pressão aumenta com a profundidade. Para um objeto completamente submerso, a parte de cima do objeto não está sob a pressão atmosférica, mas a parte de baixo ainda está sob uma pressão maior porque está mais fundo no fluido. Em ambos os casos a diferença na pressão resulta em uma força resultante para cima (força de empuxo) sobre o objeto. Esta força tem que ser igual ao peso da massa de água (rfluido . Vdeslocado) deslocada, já que se o objeto não ocupasse aquele espaço esta seria a força aplicada ao fluido dentro daquele volume (Vdeslocado) a fim de que o fluido estivesse em estado de equilíbrio.

Exemplo

Uma bola de futebol flutua em uma poça de água. A bola possui uma massa de 0,5 kg e um diâmetro de 22 cm.
(a) Qual é a força de empuxo?
(b) Qual é o volume de água deslocado pela bola?
(c) Qual é a densidade média da bola de futebol?

(a) Para encontrar a força de empuxo, desenhe um diagrama de forças simples. A bola flutua na água, logo não existe força resultante: o peso é contrabalançado pela força de empuxo. Logo,

FE = mg = 0,5 kg x 9,8 m/s2 = 4,9 N

(b) Pelo pricípio de Arquimedes, a força de empuxo é igual ao peso do fluido deslocado, Wfluido . O peso é massa vezes g, e a massa é a densidade vezes o volume. Logo,

FE = Wfluido = rfluido . Vdeslocado . g

e o volume descolado é simplesmente

Vdeslocado = FE / (rfluido . g) = 4,9 / (1000 x 9,8 ) = 5,58 x 10-3 m3

(c) Para encontrar a densidade da bola precisamos determinar o seu volume. Este é dado por

Vbola = 4p r3/3= 5,58 x 10-3 m3

A densidade é portanto a massa dividida pelo volume:

rbola = 0,5/(5,58 x 10-3) =89,6 kg/m3

Uma outra maneira de se encontrar a densidade da bola é usar o volume do fluido deslocado. Para um objeto flutuante, o peso do objeto é igual à força de empuxo, que é por sua vez igual ao peso do fluido deslocado. Cancelando os fatores de g, obtemos:

para um objeto flutuante: r . V = rfluido . Vdeslocado

Logo, a densidade é:

r = rfluido . Vdeslocado / V = 1000 x 5,0 x 10-4 /(5,58 x 10-3) = 89,6 kg/m3

A bola de futebol é muito menos densa do que a água porque ela é cheia de ar. Um objeto (ou um outro fluido) irá flutuar se sua densidade for menor do que a do fluido; se sua densidade for maior do que a do fluido, ela afundará.

Projeto: Ensino de Física a distância
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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Ter 13 Out 2009, 10:10 pm

Site super interessante sobre assuntos da física!

http://www.mecanicavetorial.com/

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Ter 13 Out 2009, 10:12 pm

Mais sobre Fluidostática!

http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_T01_04.asp

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qua 14 Out 2009, 7:07 am

André, meu nome é Fernando Rossato França =D, com dois S's.
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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qua 14 Out 2009, 9:03 am

Fernando Rossato 1ºA escreveu:
André, meu nome é Fernando Rossato França =D, com dois S's.

Ok, nome arrumado. xP

Falando em nomes, ideias para nomes do projeto:

"AutoClean"
Automatic Cientifishes Water Cleaner
Por que a vida pode ser menos trabalhosa.

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qua 14 Out 2009, 9:21 am

Como limpar caixa d'água.
http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=65&sid=100&tpl=printerview

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qua 14 Out 2009, 9:55 am

Como limpar a caixa d'água
Fonte: Sabesp (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo)
Algumas orientações fornecidas com exclusividade para o SíndicoNet pelo engenheiro Ricardo Reis Chain, da Divisão do Uso Racional da Água da companhia

1. Na escolha do dia, prefira sábado ou domingo, dias de menor consumo de água. E não esqueça de comunicar todos os moradores sobre a limpeza da caixa d'água.
2. Feche o registro da entrada de água, ou amarre a bóia.
3. Quando começar a esvaziar a caixa, não jogue a água fora, tente aproveitá-la. Faça a limpeza dos pátios e ruas internas, regue o jardim, lave as vidraças ou reserve alguns baldes para usar a mesma água durante a limpeza.

4. Procure deixar um palmo de água na caixa, essa água no fundo será utilizada na lavagem da caixa.
5. Tampe a saída da água para que a sujeira não desça pelo cano.
6. Lave as paredes e o fundo da caixa com escova de fibra vegetal ou de fio de plástico macio. Nunca use sabão detergente ou outro produto. Evite escova de aço ou vassoura.
7. Retire a água da lavagem com um balde e a sujeira com uma pá de plástico. Para secar, utilize um pano e evite passar nas paredes.
8. Ainda com a saída da caixa fechada, abra o registro, ou utilize a água do balde que reservou antes de começar a limpeza e deixe entrar um palmo de água.

9.
Depois, calcule a dosagem conforme a capacidade do reservatório. No caso de 1000 litros é necessário aplicar 200 ppm de cloro, deixando agir por 2 horas.

A quantidade do produto pode ser diminuída, mas o tempo de permanência (ação) do cloro deve duplicar, por exemplo: 100 ppm de cloro num reservatório com capacidade para mil litros. Deixar agir o cloro durante quatro horas.
A medida com 200 ppm de cloro pode ser substituida por água sanitária, mas para isso é necessário verificar no rótulo do produto a quantidade de cloro e calcular a dosagem de acordo com o tamanho do reservatório.
10. Com uma broxa, balde ou caneca plástica, molhe as paredes internas com esta solução desinfetante. Aproveite para lavar a tampa.
11. A cada 30 minutos, verifique se as paredes internas da caixa secaram. Caso isso ocorra, fazer nova mistura até completar as 2 horas.
12. Não usar para mais nada essa mistura.
13. Passadas as duas horas, ainda com a bóia amarrada ou o registro fechado, esvazie a caixa abrindo a saída.
Em prédios, convém esvaziar o reservatório sem que a água (com cloro) passe pelo encanamento, retirando-a em baldes.
14. Tampe adequadamente a caixa para que não entrem pequenos animais, aves ou sujeiras. Isso evita a contaminação e transmissão de doenças.
15. Abra o registro ou desamarre a bóia. Anote do lado de fora da caixa a data da limpeza.

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qua 14 Out 2009, 2:29 pm

Ow André,

Já que nós vamos mudar um pouco o foco do nosso robô para um que é salva vidas, nós teríamos que trocar o nome...
Daí, entra da ideia de pensarmos em um robô que scanneie uma área embaixo d' água para salvar um pessoa...
Qual seria o novo nome do robô, então???
E o que utilizaremos para scannear a área??? Poderia ser uma microcâmera, ou uma camera normal, só que resistente à água, um scanner, um sonar ou um aparelho infravermelho...
Eu acredito que a câmera é mais barata...
A ideia de do sonar já furô...
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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qui 15 Out 2009, 7:31 am

Acho que poderíamos criar um robô salva vidas mesmo, mas voltado para a atuação nos mares ou rios, como auxílio de busca de pessoas desaparecidas que tenham sido carreadas por enchentes. O robô tem de ser resistente e a microcâmera é imprescindível para a visualização sub-aquática e identificação das pessoas. Poderiamos pensar em um robô que possa ser controlado manualmente, para melhor vasculhar a área.

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qui 15 Out 2009, 8:11 am

Boa ideia^^
Só que daí precisaríamos ter que construir um robô com um controle remoto que siga sinal de rádio...
Agora, pensando em um robô que entra no mar, o nosso problema é maior porque teremos de encontrar um robô que seja resistente á AGUA COM SAL, sem contar que todo aparelho eletrônico que fica próximo ao mar estraga facilmente... Nesse caso, teríamos que encontrar um SUPER isolante pra placa de circuito do robô
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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Qui 15 Out 2009, 11:13 am

Sim, mas será um desafio que valerá a pena!

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MensagemAssunto: Re: Cientfishes   Hoje à(s) 12:01 am

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