PROJETO DE UM LABORATÓRIO DE FÍSICA PARA O CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

## PROJETO DE UM LABORATÓRIO DE FÍSICA PARA O CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

## RESUMO

Na tentativa de tornar os alunos do curso de Engenharia Civil, motivados e participativos nas aulas práticas de Física I foi elaborado um projeto para desenvolver atividades práticas envolvendo ambiente e materiais específicos da construção civil, onde os alunos pudessem aplicar os conceitos básicos de Física necessários para a compreensão de assuntos abordados em matérias específicas do curso como: Mecânica dos Solos, M ecânica Técnica, resistências dos Materiais e Mecânica dos Fluidos. As atividades propostas na disciplina prática, Física I, abordam os assuntos: 1- Medidas e Teoria de Erros. 2- Estudo de Forças. 3Máquinas Simples. 4- Estudo da Pressão e de Transformação de Energias em Sólidos e Fluidos. 5- Calor. As atividades propostas neste projeto usam medidas de tijolos, revestimentos de piso e parede para a determinação das quantidades necessárias para o uso em 1m², volumes de concretos com diferentes agregados e areia com diferenças na humidificação para a determinação de densidade. Uso de pisos com diferentes rugosidades e declividades para o estudo do atrito. Estudo de forças de tração, compressão, elástica e tensão de cisalhamento, usando os instrumentos próprios dos laboratórios do curso de Engenharia. Sistemas de máquinas simples montadas com polias usadas nas obras. Simulação da pressão causada por estruturas em diferentes tipos de solos. Montagem de modelo de captação e distribuição de água com cálculo de perdas de carga. Estudo da transferência de calor usando maquetes com telhado e paredes com materiais diversos e da dilatação térmica em modelos usando pisos diversos, determinação do calor específico de concreto. Embora as atividades sejam trabalhadas fora do laboratório de Física as unidades são pertinentes ao programa da disciplina aprovado pelo MEC. Os professores das disciplinas do curso de Engenharia foram unânimes na aceitação do projeto, pois concordam que os alunos ficarão mais motivados para que ocorra aprendizagem efetiva e a integração entre as teorias e suas aplicações.

Palavras-chave: Engenharia Civil, Multiciplinariedade, Física

## JUSTIFICATIVA

Pretendendo tornar as aulas práticas de Física I no curso de Engenharia Civil prazerosa e interessante para os alunos da Faculdade Ideal, FACI, foi elaborado um projeto para desenvolver atividades que pudessem ser trabalhadas nos laboratórios do próprio curso, usando materiais comuns da construção civil e tendo os professores de disciplinas específicas do curso, Mecânica dos Solos, Mecânica Técnica, Mecânica dos Fluidos e Resistência dos Materiais assessorando o grupo da Física na seleção e especificações dos materiais, nas denominações de grandezas físicas no jargão específico, utilização de equipamentos de medidas.

O contato com material científico específico de engenharia fez o grupo de física identificar um vasto campo de aplicação dos conceitos básicos da Física e desenvolver atividades mais atrativas aos alunos. Além do uso de materiais específicos da construção civil, o que contribuirá para que os alunos tenham contato desde o ingresso ao curso com os

materiais de construção, nesta proposta os roteiros comuns nos laboratórios de Física, serão substituídos pelo planejamento construído pelos próprios alunos tendo o professor como orientador para que os objetivos dos experimentos sejam plenamente atingidos. Para que esta proposta tenha o êxito esperado o professor antes do início de cada atividade delineará de forma clara o problema a ser solucionado, as metas que poderão ser seguidas, o reconhecimento dos materiais a serem utilizados e como utiliza-los corretamente, visando o desenvolvimento da atividade com sucesso e no tempo previsto.

## MATERIAIS E METÓDOS

Todos os experimentos serão trabalhados usando a teoria dos erros, onde se determina o valor médio e o desvio absoluto com finalidade da determinação da incerteza e chegar ao fator de segurança usado nos cálculos dos engenheiros.

- 1- Nas primeiras atividades os alunos identificarão os materiais b ásicos: seixo de 9,5 mm ou nº 0, o seixo de 19,5 mm ou nº 1, o seixo peneirado de 4,5 mm para utilização em experimentos, a brita de 9,5 mm ou nº 0, a brita de 19,5 mm ou nº 1, areia, cimento, tijolo, ambientes de diferentes formas, revestimentos de piso e parede e corpos de prova constituídos de materiais diferentes usando os instrumentos: balanças taras e com precisão, analógicas e digitais; paquímetro digital; régua técnica; trena; conjunto de Chapman; bandeja; padiola; pá; bastão nivelador. Tendo como objetivos: a) familiarização e reconhecimento dos materiais e instrumentos a serem trabalhados. b) determinação de massas, áreas, volumes densidades e do fator de segurança usando a teoria de erros e diferenciar massa de peso e massa específica de peso específico.
- 2- Para a segunda atividade, barras de ferro com diferentes diâmetros, vergalhão com diferentes diâmetros, pranchas com dimensões de 0.30x1,00m e diferentes revestimentos, miniaturas estruturais, molas com diferentes constantes elásticas e prensas serão os materiais usados. A determinação das forças: de atrito, de tração, de compressão, de elasticidade e tensão de cisalhamento são os objetivos propostos para estas atividades.
- 3A terceira atividade objetiva a identificação e comprovação da minimização de forças em máquinas simples como polias fixas e móveis, alavancas e plano inclinado. Para execução das atividades propomos o uso de polias, cordas, prancha de madeira, carrinho de mão e materiais diversos de grande massa comumente transportados em obras.
- 4- A pressão e transformações de energias serão estudadas tanto em sólidos quanto em líquido, para estes estudos se usará: corpos de prova de concreto tendo bases com áreas diferentes, tendo como objetivo a determinação da pressão por eles exercida em diferentes tipos de solo. Tubos de PVC de diferentes diâmetros, caixa d'água, bomba hidráulica, curvas, torneiras, mangueira transparente e rígida, cola de tubo, veda rosca serão usados para montagem de um modelo de captação e distribuição de água com o objetivo de estudar, fluxo, vazão, as perdas de carga, transformações de energia. Em aula passeio por uma obra poderão ser estudados os elevados e bate-estaca.
- 5- Lâmpadas de 500 ou 1000 W como fonte térmica, telhas de argila, telhas de fibrocimento, madeira, tijolo, argamassa, corpos de prova de diferentes concretos, vidro e termômetros. Estes materiais serão usados para a confecção de modelos em miniatura, para o estudo da transferência de calor em sólidos identificando a diferença de condutibilidade térmica dos materiais. Fios elétricos, lajotas, concreto, estufa e barras de ferro e de aço, serão usados para estudo da dilatação térmica. Corpos de prova, calorímetro, termômetros, balança, serão usados para a determinação do calor específico de concreto.

A proposta para o desenvolvimento de cada uma das atividades será embasada na técnica do problema. Na primeira atividade a participação do professor é de suma importância, pois sendo esta a primeira atividade experimental dos alunos o professor identificará cada um dos materiais e instrumentos explicando as origens, funcionamento e utilização. Fará uma explicação teórica sobre a teoria dos erros, como construir tabelas e como determinar a densidade, mostrará o comportamento adequado do manuseio dos instrumentos, o procedimento para execução das medidas, o tratamento e interpretação dos dados, como ultrapassara dificuldades e como concluir o experimento. Para as demais atividades o professor deverá definir claramente os problemas e identificar os materiais e instrumentos necessários para o desenvolvimento de cada uma das atividades, a teoria necessária para a compreensão poderá ser explicada antes da execução do experimento ou sugerida como pesquisa. Os procedimentos deverão ser elaborados pelos próprios alunos com auxílio do professor para que as atividades sejam realizadas corretamente e obedecendo ao tempo disponível.

## CONCLUSÃO

Espera-se que esta abordagem metodológica leve o aluno de engenharia civil a estudar a disciplina Física não apenas para passar de semestre, mas para que consiga identificar e solucionar problemas na construção civil usando conhecimento físico aplicado em problemas estruturais, nos estudos de concretos de alto desempenho, concreto celular, concreto protendido, estruturas de pontes, minimização de vibrações, etc... As pesquisas em conforto ambiental relacionadas a acústica, como os ruídos causados nas tubulações que envolvem vasto estudo da propagação de ondas sonoras causadas pela movimentação da água. O estudo do equilíbrio em estruturas como treliças. A dilatação térmica, o calor específico e a condutibilidade térmica dos materiais são também de grande importância, pois cada vez mais se procura por materiais com maior durabilidade e maior resistência, visando economia, reciclagem e a preservação ambiental.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

EQUIPE de FURNAS, Laboratório de Concreto. CONCRETOS: massa, estrutural, projetado e compactado com rolo: ensaios e propriedades. São Paulo: PINI, 1997.

HALIDAY, David. RESNICK, Robert. MERRIL, John. FUNDAMENTOS DE FÍSICA, vol. 1, 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.

HALIDAY, David. RESNICK, Robert. MERRIL, John. FUNDAMENTOS DE FÍSICA, vol. 2, 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.

MERIAN, J. L. KRAIGE, L. G. MECÂNICA - ESTÁTICA. 4 ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999.

PAUL, A. Tipler. FÍSICA, vol. 1. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1978.

PAUL, A. Tipler. FÍSICA, vol.2. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1978.

- JOHN, P. Mckelvey. HOWARD, Grotch. FÍSICA, vol. 1. São Paulo: HARBRA, 1979.
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