Aspectos Mecânicos em Cabos

“Pontes com cabos lembram facilmente instrumentos de corda.”

Santiago Calatrava

Cabos possuem um papel fundamental na natureza e nas Engenharias Civil, Mecânica e Elétrica. Eles possuem as seguintes características básicas:

• Resistência mecânica;
• Flexibilidade mecânica;
• Capacidade de conduzir tensão mecânica, eletricidade ou luz.

Por isso, eles ocupam um espaço importante na Ciência dos Materiais.

Objetivo

O objetivo deste trabalho consiste em analisar alguns aspectos mecânicos fundamentais dos cabos no projeto de linhas de transmissão de energia e dados óticos.

Além disso, neste período de pandemia, os Laboratórios das Universidades se encontram fechados, mas os alunos necessitam de atividades práticas para desenvolver a capacidade de montar, medir e analisar resultados experimentais.

MATERIAL 

• • 1 carretel de linha de costura; ¹
  • 1 carretel de barbante; ²
    • Escolha adequadamente o barbante para obter a melhor “barriga” para a experiência. ³
  • 1 trena ou fita métrica; ⁴
  • 1 transferidor; ⁵
  • 1 rolo de fita adesiva; ⁶
  • 1 janela/porta de vidro ou parede lisa; ⁷
  • 1 caneta marcadora para vidro. ⁸
  • Irmãos e familiares que queiram participar desta “brincadeira”. ⁹

TRABALHO

• • Determine a precisão e incerteza dos seus instrumentos de medição.
  • Prenda um pedaço de barbante, apenas nas suas duas extremidades, em uma superfície lisa vertical de tal forma que forme uma “barriga” conforme a Figura 1.
  • Prenda uma linha estivada entre os pontos A e B, sem permitir a formação de “barriga”, conforme mostra a Figura 1.
  • Meça o valor e a incerteza, para o maior número de pontos (os pontos extremos -P_a e P_b– devem fazer parte deste conjunto), as seguintes grandezas:
    • as coordenadas x e y;
    • a distância vertical -H- entre a linha e o barbante;
    • o ângulo entre o barbante e a vertical que passa no ponto medido;
  • Repita estas medições para ya=yb.
  • Meça o peso, o comprimento e estime a densidade do barbante utilizado.
  • Meça o comprimento da linha.
  • O que se pode fazer para a linha não ter “barriga”?
  • Faça gráficos com os dados medidos. ¹⁰
  • Encontre uma função, y=f(x), que melhor aproxime os pontos medidos, para cada um dos 3 casos. ¹¹
  • Utilizando seus conhecimentos de Física e Matemática, desenvolva um modelo teórico desta experiência.
  • Explique os resultados.
  • Faça um vídeo de todo o processo, os familiares podem ajudar muito nesta parte. Publique o vídeo no Youtube e coloque o link no trabalho.

Figura 1. Trabalho Cabos