Como a física pode afetar os robôs de competição
Ao projetar um robô para Competições de Robótica VEX, você deve lembrar que qualquer motor estará lutando contra a inércia do robô sempre que ele estiver em execução. A inércia é a resistência de um objeto às mudanças em sua velocidade. A inércia aumenta à medida que a massa do objeto e, portanto, seu momento aumenta. Isso significa que se você adicionar massa ao seu robô e torná-lo mais pesado do que o necessário, os motores não serão tão eficazes na alteração da velocidade do robô! Portanto, você deve tentar usar o mínimo de materiais leves possível se quiser maximizar a eficiência dos motores.
Por outro lado, operar um robô leve muito rapidamente também pode causar dificuldades. Se você estiver tentando fazer movimentos precisos e precisos durante uma competição, pode ser necessário diminuir a força reduzindo a velocidade durante seus movimentos.
Vamos explorar a ideia de que o momento de dois objetos em colisão prevê o que acontecerá após a colisão. Este é um fator importante a considerar ao desenvolver projetos de competição porque você deseja que seu robô se mova o mais rápido possível. Você também deseja ter o máximo possível de componentes integrados ao robô que lhe darão uma vantagem na manipulação e coleta durante o jogo.
Momentum é a quantidade de movimento que um objeto tem e é determinado pela massa e velocidade do objeto em movimento. Assim, um robô de competição com todos os seus componentes pode ser pesado e mover-se o mais rápido possível. Portanto, seu impulso é muito alto. É nesse momento que você precisa considerar o que acontece quando entra em contato com partes do campo ou outros robôs.
Reveja sua tabela da atividade Explorando a Velocidade. Você testou a transferência de energia durante as colisões definindo diferentes velocidades para o robô e conduzindo-o para frente até atingir a bola. Você deve ter notado que velocidades mais altas definidas para o robô empurraram a bola mais longe após uma colisão do que velocidades mais baixas. Este é um efeito óbvio do momento do robô porque a massa do robô permaneceu a mesma, mas a velocidade aumentou e, portanto, o seu momento aumentou.
Algo importante a considerar nesse teste é que a bola não estava se movendo. Ele tinha uma velocidade, um momento e uma aceleração de zero antes do robô colidir com ele. É importante ressaltar que sua massa era provavelmente muito menor que a massa do robô. Após a colisão, sua aceleração e, portanto, sua velocidade e seu momento aumentaram. A velocidade da bola após a colisão dependia em parte da massa da bola. Bolas mais leves aceleram e se movem mais rápido. Se sua turma usou uma bola com mais massa, imagine uma bola de boliche, a bola pode ter se movido lentamente e não muito longe após a colisão.
Novamente, é importante considerar isso ao planejar uma competição porque você pode quebrar partes do campo, partes do seu robô ou partes de outros robôs se o impulso do robô for muito alto. Imagine se o seu robô tivesse uma alta velocidade e colidisse com um objeto que não pudesse rolar como a bola na atividade anterior. Esse objeto poderia ter sido quebrado pelas forças de impacto (energia) da colisão.
Caixa de ferramentas do professor
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Explicando melhor uma colisão
Outro ponto importante para entender a influência da velocidade no momento é a diferença entre aceleração e velocidade. A aceleração é a taxa de mudança na velocidade. Na atividade anterior Explorando a Velocidade, a aceleração foi um fator importante porque a bola estava em repouso antes da colisão. Portanto, é devido à aceleração causada pela colisão que a bola atinge então a sua velocidade final.
Isso se conecta à Segunda Lei do Movimento de Newton: que a aceleração de um objeto depende de duas variáveis - o resultado ou soma da(s) força(s) que atuam no objeto e a massa do objeto. A força resultante que atua sobre a bola era indiscutivelmente zero porque ela estava em repouso. Sua aceleração após ser atingida pelo robô foi o produto da força (momento) do robô pela quantidade de massa da bola. Bolas mais pesadas (por exemplo, uma bola de boliche ou basquete) nesta atividade não teriam acelerado tão rápido quanto bolas mais leves (por exemplo, uma bola de futebol ou uma bola inflável saltitante).
Amplie seu aprendizado
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Beisebol
Para relacionar esta atividade com outras colisões, os alunos podem investigar a velocidade do golpe de um batedor de beisebol e a rapidez com que as bolas de beisebol viajam após colidirem ou serem atingidas pelo taco. Peça-lhes que considerem a massa do taco e as compensações entre a massa do taco (madeira versus alumínio), a sua velocidade quando balançado e o seu impulso ao atingir a bola.