Questões de EFAF Ciências

Os motores de drones, como o da figura abaixo, normalmente são indicados pelo fabricante com uma medida chamada de KV (não confundir com quilovolt).

Essa medida indica a quantidade de Rotações por Minuto (RPM) que o motor pode fazer por volt ou seja, RPM/volt. Por exemplo, um motor com 950 KV, se submetido a 1 volt, girará 950 vezes em um minuto.

Suponha que você tenha adquirido um motor de 1200 KV, com resistência interna informada pelo fabricante igual a 2 Ohms.

Ao submeter esse motor a uma corrente com intensidade de 5,  Amperes, qual será quantidade de RPM deste motor?

Leia os dois textos a seguir e responda:

“A área de pesquisa em robótica aérea tem como objeto de estudo os veículos aéreos não tripulados (VANT) de pequeno porte, com alto grau de autonomia. Estas aeronaves, também conhecidas como “drones”, são supervisionados à distância e conseguem executar manobras com pouca interferência humana. VANTs podem ser aplicados em diversas atividades como monitoramento, defesa e segurança, inspeção de linhas de transmissão de energia elétrica, inspeção de oleodutos, mapeamento, fotografia e filmagem. Ao longo do evento, foram apresentados 10 trabalhos, de elevado nível técnico, com temas relacionados a modelagem, simulação, estratégias de controle de voo, desenvolvimento de piloto automático e ensaio em voo, com foco em plataformas aéreas dos tipos multicópteros, dirigíveis e aeroplanos”.

(Fonte: http://www.ita.br/noticias/realizadoworkshopsobrerobticaarea)

“De uma forma geral, veículos robóticos abrangem sistemas aéreos, terrestres e subaquáticos. Na sua forma mais simples, esses sistemas podem ser operados remotamente, ou seja, controlados à distância por um operador humano, o tempo todo, para desempenhar determinada tarefa. Atualmente, a pesquisa e desenvolvimento em veículos robóticos enfoca em muito o aspecto de execução autônoma de atividades que são atribuídas a esses sistemas. Para esse funcionamento autônomo, o sistema robótico deve perceber a sua própria situação e aquela do ambiente onde ele evolui, tomar decisões de maneira independente e movimentar-se para cumprir a tarefa que lhe foi atribuída, sem precisar da dependência constante de um operador humano, ou então agindo em cooperação com esse operador.
[...] Se por um lado já existem no mercado vários VANTs que funcionam predominantemente por
controle remoto ou com grau limitado de autonomia, por outro lado é intenso o esforço em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I), na academia e no setor industrial, visando o estabelecimento de VANTs substancialmente autônomos. Esse esforço é possível devido aos avanços tecnológicos recentes que levaram à miniaturização e aumento do desempenho de sensores, processadores e sistemas de comunicação, o que resulta também em um aumento na capacidade de carga e na flexibilidade operacional dos VANTs, ampliando seu potencial de uso como plataformas da observação e da aquisição de dados em cenários militares, civis e comerciais”.

(Fonte: http://www.comciencia.br/reportagens/2005/10/10.shtml)

O que são sistemas autônomos?

MIT STUDENTS INVENTED A ROBOTIC KITCHEN THAT COULD REVOLUTIONIZE FAST FOOD

(From: http://www.techinsider.io/mit-students-invented-a-robotic-kitchen-2016-4)

“MIT engineering students invented a fully automated mini-restaurant called Spyce Kitchen. It features a refrigerator, dishwasher, stovetop, and robot chef that can cook and serve meals with fresh ingredients in under five minutes. The team won an award for the nation’s top two collegiate inventors in food technology, for the invention, which currently serves students in an MIT dining hall. They plan to pilot the mini-restaurant in dining halls at a handful of other Boston universities once it receives USDA and FDA approval. First, you order a meal using a smartphone app or the touch screen next to the machine. The bot currently features five meals. [...]Two meals can be made at once. You can customize the ingredients, sauce, and quantity. Then, you grab a bowl from the side and place it under one of the cooking pots. Ingredients, which are stocked by the Spyce staff daily, are automatically measured and dispensed on a conveyor belt. They’re then transported to one of four automated pots that mix and cook the ingredients all-in-one. Once that’s done, the system dispenses the meal on a plate, and the pot rotates to the sink and cleans itself. The kitchen uses an array of sensors that track the food’s temperature and quality.”

After reading the text, mark the correct sentence below:

Sua escola vai participar de uma competição de robôs móveis com rodas. Os robôs devem percorrer uma linha reta durante 10 segundos. O robô que chegar mais longe ganha a corrida.

Considerando que todas as rodas giram na mesma velocidade, se você puder escolher o tamanho da roda do seu robô, qual roda fará o robô chegar mais longe?

Em uma madeireira, um robô empurra um bloco de madeira até uma máquina aplicando uma força horizontal, constante e de intensidade igual a 100 N. Para realizar esse transporte, o robô consome 0,005 kWh de energia.

• Considerando que 50% da energia consumida pelo robô foi diretamente aplicada à realização
desse trabalho, qual a distância entre o local de origem do bloco e a máquina?
• Se o robô é alimentado por uma bateria com capacidade de 25Ah e 50V de tensão nominal, por quantas horas o robô terá autonomia para realizar essa tarefa repetidamente? (Para estimar a vida útil da carga da bateria, considere que ela fornece 80% de sua capacidade por todo o tempo).

Um designer Coreano, Hsu Sean, propôs o conceito de um robô capaz de resolver os problemas de derramamento de petróleo no mar. Esse robô, denominado “Bio-Cleaner”, tem formato circular e possui três braços. Suas funções são:

• Sugar o petróleo da água.
• Lançar bactérias que estão armazenadas em seus compartimentos, para degradação dos resíduos de petróleo.
• Alertar animais marinhos para evitar contato com o petróleo, utilizando um sistema de onda acústica.

(Fonte: Adaptado de: http://bioretro.eco.br/robo-bio-cleaner-solucao-para-o-derrame-de-petroleo/)

Suponha que os animais marinhos se sensibilizam com um sinal sonoro de alta frequência quando a intensidade local é maior que 25 W/m².

Se a fonte de ondas sonoras é omnidirecional (ou seja, a onda se propaga igualmente em todas as direções), qual a potência mínima da fonte no robô para que a maioria dos animais possa percebê-la a pelo menos 20 metros de distância?
(Utilize π=3,14)