Projeto Catapulta
Da engenharia da Antiguidade à impressão 3D: vamos estudar como uma catapulta funciona, projetar suas peças, construir um modelo e realizar experimentos.
Uma pequena história das catapultas
Muito antes da existência de motores elétricos, computadores e impressoras 3D, engenheiros já procuravam maneiras de armazenar energia e liberá-la rapidamente para movimentar objetos.
As catapultas são um ótimo exemplo de como conhecimentos de mecânica, geometria, materiais e energia eram utilizados na engenharia antiga.
Exemplo de uma catapulta histórica utilizada para estudar princípios de alavancas, armazenamento de energia e lançamento de objetos.
Grécia Antiga
Os primeiros registros conhecidos de máquinas de lançamento aparecem no mundo grego.
Gregos e Macedônios
Engenheiros passaram a aperfeiçoar mecanismos utilizando tensão e torção.
Engenharia militar
Os romanos desenvolveram e aperfeiçoaram diferentes máquinas de lançamento.
Trabuco
Surgiram máquinas que utilizavam braços e contrapesos para produzir movimento.
Diferentes maneiras de armazenar energia
Tensão
Uma peça flexível é deformada e armazena energia.
Torção
Cordas ou fibras são torcidas antes do lançamento.
Contrapeso
A energia gravitacional movimenta o braço.
Elasticidade
Nosso modelo utilizará elásticos para armazenar energia potencial elástica.
Construir uma mini catapulta
Vamos desenvolver uma catapulta compacta, adequada para atividades educacionais e fabricação por impressão 3D.
Todas as peças deverão respeitar um conjunto de dimensões máximas definidas previamente.
Como é uma mini catapulta
Observe a base, os suportes laterais, o eixo e o braço móvel.
Medidas definidas para o projeto
Todas as equipes deverão utilizar estas dimensões como referência para desenvolver suas peças.
| Elemento | Dimensão |
|---|---|
| Base | 150 × 80 mm |
| Altura total | 100 mm |
| Extensão do braço | 120 mm |
| Largura do braço | 20 mm |
| Espessura máxima das peças | 8 mm |
No Tinkercad e na impressão 3D utilizaremos preferencialmente milímetros.
Por exemplo: 150 mm = 15 cm e 120 mm = 12 cm.
Envelope máximo do projeto
Imagine que a catapulta precisa caber dentro de um espaço máximo de:
Nenhuma parte fixa da estrutura deverá ultrapassar essas dimensões máximas.
Principais peças
Desenhando a catapulta no Tinkercad
Agora vamos transformar as medidas definidas em um modelo digital.
Crie a base
Faça uma base com 150 × 80 mm.
A espessura não deverá ultrapassar 8 mm.
Crie os suportes
Posicione dois suportes laterais sobre a base.
A estrutura completa não deverá ultrapassar 100 mm de altura.
Defina o eixo
Faça os furos dos dois suportes perfeitamente alinhados.
Desenhe o braço
O braço deverá ter 120 mm de extensão e 20 mm de largura.
Controle a espessura
Nenhuma peça deverá ultrapassar 8 mm de espessura.
Verifique as dimensões
Utilize a ferramenta Régua do Tinkercad para conferir todas as medidas antes da impressão.
Modele todas as peças no Tinkercad antes de iniciar a impressão 3D.
Abrir Tinkercad →O braço da catapulta
O braço é uma das peças mais importantes do mecanismo.
↕ 20 mm de largura
O que aconteceria se o braço fosse muito curto?
E se fosse muito comprido?
A catapulta como uma alavanca
O braço gira ao redor do eixo e funciona como uma alavanca.
Teste seu projeto
- Coloque uma bolinha de papel ou pompom no recipiente.
- Utilize sempre a mesma posição inicial do braço.
- Realize o lançamento.
- Meça a distância.
- Anote o resultado.
- Repita três vezes.
| Teste | Distância |
|---|---|
| Lançamento 1 | |
| Lançamento 2 | |
| Lançamento 3 | |
| Média |
Melhore o projeto sem ultrapassar as dimensões
Você poderá modificar vários elementos da catapulta, desde que respeite os limites definidos.
Base: 150 × 80 mm
Altura máxima: 100 mm
Braço: 120 × 20 mm
Espessura máxima: 8 mm
Modelo exclusivamente educacional
Utilize somente objetos muito leves, como bolinhas de papel, pompons ou pequenas bolas de espuma.
Nunca utilize pedras, peças metálicas, parafusos, porcas ou objetos pontiagudos.
Nunca direcione o mecanismo para pessoas ou animais.
Projetar também significa trabalhar com limites
Na engenharia, quase todo projeto possui restrições de tamanho, peso, materiais ou custo.
O desafio é encontrar a melhor solução respeitando essas condições.
