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Problema 01 – Alavanca Elevadora para Cadeiras de Rodas Os usuários de cadeiras de rodas enfrentam grandes dificuldades para superar pequenos obstáculos presentes em praticamente todos os ambientes urbanos onde circulam. Um dos mais freqüentes desses obstáculos é o meio-fio das calçadas, que nem sempre apresenta uma rampa específica. Projete um dispositivo que possibilite que uma cadeira de rodas manual transponha um meio-fio com quinze (15) centímetros de altura, tanto subindo quanto descendo. Os requisitos são os seguintes: 1. O dispositivo não deve depender de acionamento específico por parte do usuário; 2. Não deve acrescentar mais do que um quilo e meio à cadeira; 3. Não deve utilizar fonte externa de energia, apenas a força muscular, a inércia e a gravidade.

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Problema 02 – Porta-Copos Articulado A necessidade de espaço e conforto nos ônibus-leito para turismo de longa distância levou à criação de porta-copos articulados, que permitem que o passageiro deixe seu copo apoiado com segurança durante a viagem, podendo ser dobrado após o uso para que não ocupe o espaço das pernas. Esses porta-copos possuem uma base superior com um furo redondo onde se encaixa a extremidade superior do copo, e uma base com uma reentrância circular onde se encaixa o fundo do copo. Ambas as bases ficam presas por dobradiças à parede do ônibus, e são ligadas entre si por uma haste, formando um mecanismo de quatro-barras. O segredo é que, quando a base superior é empurrada para baixo, a base inferior é empurrada para cima, e o sistema se fecha sobre si mesmo. Faça uma pesquisa a respeito do design desse dispositivo, fazendo a engenharia reversa e elaborando um modelo funcional em CAD. Os requisitos são os seguintes: 1. O modelo deve ser intrinsecamente funcional (ex. SolidWorks) ou demonstrar a funcionalidade do sistema (filme, animação, imagens sucessivas); 2. Devem ser elaborados desenhos técnicos com as vistas de cada componente e as respectivas dimensões; 3. As demonstrações dos procedimentos de síntese do mecanismo, seja gráfica ou algébrica, devem ser incluídas; 4. O modelo deve possuir estética e acabamento adequados.

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Problema 03 – Ponto de Ônibus sem Parada Grande parte do tempo e do combustível que um ônibus consome em seu trajeto deve-se à necessidade de parar completamente nos pontos de entrada e saída de passageiros. Projete um sistema que faça com que os passageiros sejam acelerados e depositados dentro do ônibus, ao entrar; e que retire do ônibus, desacelere e deposite os passageiros no ponto, ao sair. Os requisitos são os seguintes: 1. As manobras devem considerar primariamente a segurança e, de preferência, o conforto dos passageiros; 2. Deve ser possível movimentar no mínimo cinco (05) passageiros de cada vez; 3. A transferência deve ser feita com o ônibus em segunda marcha; 4. Inicialmente, considere apenas o caso de uma rua plana.

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Problema 04 – Anelador para Fumaça de Incenso Um psiquiatra utiliza, durante sessões de análise e hipnose em seu consultório, a contemplação a coluna aleatória de fumaça produzida uma vareta de incenso. Um artigo científico lido por ele sugere que a contemplação de imagens aleatórias e rítmicas pode ter um efeito ainda mais profundo sobre o inconsciente de seus pacientes, de modo que ele se interessou em testar um aparelho que produza anéis de fumaça. Projete um mecanismo que faça com que uma vareta de incenso, apontada para cima, oscile verticalmente de forma a produzir anéis de fumaça de forma consistente e confiável. Os requisitos são os seguintes: 1. O aparelho não deve produzir deslocamento de ar significativo, a fim de não interferir com a formação dos anéis de fumaça; 2. O aparelho não deve emitir ruídos que possam interferir no transe do paciente (o consultório é um ambiente extremamente silencioso); 3. O aparelho não deve ser ligado na tomada nem usar pilhas, e deve funcionar por no mínimo vinte minutos – que é o tempo médio de duração de uma vareta de incenso; 4. O aspecto do aparelho deve ser compatível com o requinte de um consultório – se necessário, as partes móveis devem ficar dentro de um receptáculo.

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Problema 05 – Espelho Pseudo-panorâmico para Salões de Cabeleireiros Ao finalizar um corte de cabelos, o cabeleireiro deseja mostrar o resultado ao seu cliente – que por sua vez deseja ansiosamente vê-lo! Entretanto, não há garantia de que o cabeleireiro esteja segurando o espelho na posição correta, ou sequer de que o cliente esteja realmente vendo o que deseja ver. Projete um mecanismo que posicione um espelho móvel exatamente à frente do cliente, e outro espelho móvel atrás dele, e permita ao cliente movimentar os espelhos por meio de um comando giratório. O mecanismo deve funcionar de tal forma que o cliente fique olhando sempre e somente para a frente (para um dos espelhos), e consiga enxergar a sua cabeça sob vários ângulos, tendo a impressão de que ela “gira no mesmo lugar”. Os requisitos são os seguintes: 1. A inércia e o atrito do sistema não devem tornar seu uso desconfortável para o cliente; 2. Deve ser possível visualizar a cabeça inteira entre as posições –90° e +90° (lados esquerdo e direito); 3. Quando fora de uso, o sistema deve ficar recolhido e guardado “fora do caminho”, porém pronto para uso quando necessário; 4. O sistema deve proporcionar visão binocular, e considerar a diferença de posição entre os olhos do observador (cliente); 5. Os espelhos não devem ser muito maiores do que o necessário para ver a cabeça e o cabelo.

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Problema 06 – Suporte Articulado para Farol de Bicicleta A potência relativamente baixa dos faróis de bicicleta faz com que a distribuição do foco de luz precise ser bastante precisa para um bom funcionamento. Sendo assim, a maior parte da luz é emitida em um feixe estreito focado pouco abaixo do horizonte da estrada, e uma parte menor da luz é distribuída difusamente nas porções mais próximas do piso, de modo a gerar uma luminância aparente uniforme. Entretanto, pequenas variações do ângulo do farol fazem com que o foco fique muito alto (iluminando pouco e atrapalhando outras pessoas) ou muito baixo (ofuscando o ciclista para a visão de obstáculos mais à frente). Além disso, nas curvas, o feixe de luz estreito não ilumina o ponto correto da estrada. Projete um farol cujo suporte articulado permita uma variação precisa do ângulo vertical e horizontal do feixe luminoso, através do acionamento de borboletas giratórias. Além disso, o farol deve possuir uma alavanca, situada no guidão, cujo acionamento eleve temporariamente o foco de luz pouco acima do horizonte, simulando um sinal de luz alta. Os requisitos são os seguintes: 1. O suporte não deve aumentar excessivamente o peso e o volume do conjunto (o custo não é a maior preocupação neste projeto, dentro de limites razoáveis; 2. O sistema deve permanecer ajustado mesmo quando a bicicleta trafegar em piso irregular com pneus cheios; 3. O ciclista deverá ajustar as borboletas sem ferramentas e com a bicicleta em movimento, mesmo usando luvas; 4. A alavanca de luz alta deve ficar muito acessível, dispensando grandes mudanças na posição da mão, para seu acionamento; 5. O sistema não deve conter peças pontiagudas que possam causar ferimentos em caso de acidente ou contusão acidental; 6. (item opcional – será avaliado muito positivamente) acrescente ao sistema a característica de apontar para o ponto correto em curvas, fazendo com que o farol apresente rotação igual ao dobro do ângulo descrito pelo guidão durante a curva, com relação ao quadro da bicicleta. ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04

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Problema 07 – Estalador de Costas A postura inadequada por longas horas, especialmente em frente ao computador, aumentaram de forma assustadora a incidência de dores na região dorsal, inclusive em jovens. Uma forma encontrada para aliviar essa tensão – com certo respaldo na quiropraxia e outras técnicas de massagem – é estalar a musculatura para-vertebral na região dorsal, aplicando por um curto período de tempo certa pressão entre as escápulas e a coluna vertebral, nos dois lados simultaneamente. Isso geralmente é feito por outra pessoa, que precisa estar presente, estar disposta, e conhecer o método. Projete um aparelho que permita a uma pessoa estalar suas costas de forma simples e satisfatória, quantas vezes por dia achar necessário, sem necessitar da ajuda de outra pessoa. O aparelho deve aplicar pressão em duas regiões simétricas, situadas entre a escápula e a coluna vertebral, fazendo uma massagem profunda no trapézio e nos elevadores da escápula. Os requisitos são os seguintes: 1. O aparelho não deve utilizar fonte de energia alguma, nem conter molas, por segurança; 2. Caso o aparelho utilize a própria força muscular do usuário, é fundamental que possa fazer isso mantendo uma atitude relaxada da musculatura dorsal; 3. Caso o aparelho utilize o peso da pessoa, é necessário que ela mantenha o controle da pressão exercida durante todo o procedimento; 4. A consistência dos indentadores (saliências que exercem a pressão) deve ser semelhante à da região hipotênar da mão humana; 5. Sugere-se que a vantagem mecânica aumente à medida que os indentadores se deslocam ao longo do curso, de modo a manter um esforço constante; 6. O aparelho deve ser facilmente guardado e transportado – além de desmontado, se for o caso.

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Problema 08 – Virador de Páginas para Pessoas com Deficiência Tetraplégicos e outras pessoas com deficiência física necessitam de ajuda para praticamente todas as atividades de vida diária. Até mesmo para ler livros é necessária ajuda: se não para segurar, ao menos para virar as páginas do livro. Projete um aparelho que vire as páginas de um livro que tenha sido previamente colocado sobre um suporte, uma por vez. O aparelho deve ser acionado pelo fechamento do contato de dois interruptores, situados junto ao usuário, que não fazem parte do projeto. Suponha que o livro já foi previamente encadernado com espiral, de modo que as páginas permanecem sobre um suporte inclinado sem a tensão junto à lombada, que normalmente tende a fechar o livro. Os requisitos são os seguintes: 1. Deve haver algum sistema de segurança que garanta que uma e apenas uma página seja virada a cada acionamento; 2. O sistema deve virar as páginas em ambos os sentidos, caso o usuário queira retornar a uma página já lida; 3. O sistema deve ser ligado pelo acionamento dos interruptores, e em seguida funcionar de forma autônoma, desligando-se automaticamente ao final do procedimento; 4. Caso o usuário continue acionando o interruptor durante a troca, ainda assim o aparelho deve trocar apenas uma página; 5. Entre as trocas de página, componentes do mecanismo não devem atrapalhar a leitura; 6. Recomenda-se manter o aparelho tão simples quanto possível.

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Problema 09 – Limpador de Pára-Brisa Exótico Seu grupo de colegas da engenharia está participando de uma competição de engenharia automotiva. O veterano que coordena seu grupo o encarregou de criar um limpador de pára-brisa com uma única palheta, presa ao elemento intermediário de um mecanismo de quatro-barras. Você não gostou muito da idéia (que de cara não parece ser lá a melhor solução), mas encarou como um desafio de design e resolveu transformar limão em limonada. Projete o mecanismo, sendo que os requisitos são os seguintes: 1. O pára-brisa utilizado tem o mesmo formato do pára-brisa do Fusca (na verdade É o pára-brisa de um Fusca...); 2. É desejável que a palheta faça a varredura da maior superfície possível do pára-brisa, em especial que limpe a área de visão dos dois ocupantes dianteiros; 3. Todos os elementos do sistema devem ficar a no máximo 25cm de distância das bordas do pára-brisa; 4. A palheta não precisa ser coincidente com o elemento intermediário, ela só precisa estar presa rigidamente ao elemento intermediário; 5. O sistema será acionado por uma manivela ligada a um motor elétrico de 1000 rpm através de engrenagens de redução, cujo cálculo deve fazer parte do projeto (não é necessário incluir o desenho das engrenagens de redução, mas se for incluído será avaliado positivamente); 6. Não custa lembrar que não deve haver interferência mecânica entre os componentes do sistema, durante seu funcionamento.

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Problema 10 – Micro-Escultor Manual Um grande amigo do seu pai, um relojoeiro aposentado, já idoso, tem como hobby fazer esculturas ultra-miniaturizadas. Ultimamente, ele tem tido dificuldades em coordenar seus movimentos manuais, já um tanto hesitantes, com sua visão, já um tanto desfocada, e deixou subentendido que acharia ótimo se houvesse algum aparelho que pudesse ajudá-lo a recuperar suas capacidades de escultor. Projete um aparelho que reproduza, em uma ferramenta miniaturizada, os movimentos de translação e rotação em três eixos de uma ferramenta de escultura em tamanho real, e que seja associado a uma lupa, permitindo a coordenação olho-mão de forma natural. Os requisitos são: 1. A reprodução dos movimentos deve ser linearmente proporcional em todos os eixos, e o fator de redução deve ser maior do que 6:1 ; 2. A ponta da ferramenta deve dispor de 90° de rotação em qualquer direção, a partir da vertical, formando um ângulo sólido hemisférico apontado para baixo; 3. O fator de ampliação da lupa deve ser equivalente ao fator de redução dos movimentos, de modo a fazer com que os movimentos das duas ferramentas ocorram na mesma escala; 4. A região de atuação da ferramenta não deve ficar distante da região de movimentação da mão; 5. Se possível, a imagem da ferramenta miniaturizada, devido ao efeito das lentes, deve ocupar a posição real da ferramenta manuseada pelo escultor (será avaliado muito positivamente se for apresentado proposta plausível).

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Problema 11 – Interruptores de pressão de dois e três estágios pseudo-bidimensionais A interferência entre componentes de um mecanismo nem sempre é um problema. Essa propriedade é explorada, por exemplo, nas canetas distribuídas como brinde, que possuem um botão no seu topo. Ao pressionarmos sucessivas vezes esse botão, a caneta ocupa alternadamente os estados de acionamento “ligado” e “desligado”, devido à interferência interna de componentes tridimensionais que realizam movimentos engenhosos de translação e rotação ao longo do eixo longitudinal da caneta (o que configura um mecanismo tridimensional). Projete esquematicamente dois interruptores diferentes: um que apresente dois estados alternantes (ligado e desligado), e outro que apresente três estados alternantes (pos. 1, pos. 2 e desligado). Ambos devem apresentar funcionamento pseudo-bidimensional, ou seja, mesmo construídos com peças tridimensionais, somente apresentam movimentação paralela a um único plano, podendo ser representados esquematicamente com um modelo bidimensional (leia-se Working Model 2D). Os requisitos são os seguintes: 1. A alternância entre os estados deve ser feita pela compressão completa do botão até o fim do curso; 2. Ao ser acionada a mudança de estado, o botão deve emitir um click audível, para que a pessoa que está acionando o botão saiba e sinta que isso ocorreu; 3. Não deve ser possível deixar o botão entre um e outro estado, mesmo intencionalmente, e seu funcionamento deve ser independente da velocidade e da força de acionamento; 4. As alturas do botão devem variar ligeiramente entre um estado e outro, a fim de fornecer informação visual sobre a condição de acionamento dos botões; 5. O modelo Working Model funcional é o elemento mais importante (mas não o único!) da documentação deste projeto. Sugere-se simular o acionamento sucessivo do botão com um mecanismo oscilante e uma mola, por exemplo. ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04

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Problema 12 – Mini-Guindaste para Transferência de Pacientes Anestesiados Uma das atividades mais penosas em um bloco cirúrgico – e que gera um grande número de afastamentos do trabalho, por acidente ou doença – é a transferência de pacientes anestesiados da mesa de cirurgia para a maca de transporte. Essa movimentação, devido à inconsciência do paciente, deve ser feita por técnicos de enfermagem, e requer um considerável esforço dos membros superiores e da região lombar, além de envolver risco de queda ao solo – inclusive do próprio paciente! Projete um sistema que facilite a transferência dos pacientes anestesiados em um bloco cirúrgico. Os requisitos são os seguintes: 1. Deve haver alguma melhoria em comparação com sistemas já disponíveis no mercado estrangeiro; 2. O sistema deve ser resistente ao contato com sangue e outros líquidos corporais, e passível de fácil limpeza e anti-sepsia; 3. Não deve haver componentes que possam emperrar devido à interposição dos panos do campo de operações; 4. O sistema deve ser capaz de transferir pacientes de até 160 kg; 5. Deve ser acionado manualmente com pouco esforço e suficiente praticidade; 6. Deve ser parcialmente desmontável para transporte sobre rodas por uma única pessoa entre uma e outra sala cirúrgica, várias vezes por dia.

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Problema 13 – Suporte Anti-Vibração para Filmadoras Digitais Esportistas adeptos da adrenalina nas trilhas invariavelmente se frustram ao ver as filmagens que fazem nas trilhas – as quais percorrem de bicicleta, moto, ou algo assim – devido às oscilações terríveis que a imagem sofre por causa das vibrações: nunca fica como aquelas filmagens que se vê na SporTV!! Em especial as vibrações rotacionais fazem com que em alguns momentos não se enxergue praticamente nada! Projete um aparato que isole a câmara filmadora de qualquer vibração acima de 2 Hz, de modo que ela possa ser presa à parte dianteira ou traseira de uma bicicleta – possibilitando a filmagem de outra, com qualidade “quase” profissional! Os requisitos são os seguintes: 1) Deve ser dada maior importância às vibrações rotacionais, que causam a piora mais perceptível da imagem; 2) A filmadora – em especial a lente – deve ficar protegida de outros choques mecânicos, como galhos de árvores, pedras projetadas por outras bicicletas, e tombos; 3) Deve ser possível ligar e desligar a filmadora, iniciar e parar a gravação, bem como ver se a gravação está ou não em andamento, sem tirar a máquina do suporte; 4) Caso o sistema envolva suspensões ou elementos elásticos, estes devem ter amortecimento tal que não gerem ressonância e amplificação imprevisível da vibração em determinadas freqüências.

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Problema 14 – Abatedor de Frangos Ético Recentemente, a forma industrializada com que os animais para consumo humano são criados, alimentados e abatidos (mostrada de forma bastante incisiva no documentário “A Carne é Fraca”) vem causando certa indignação em um número crescente de pessoas. Mesmo se considerarmos que o consumo de carne – digamos, de frango – é desejável, seria importante considerar alguma forma de abatê-lo que causasse o mínimo sofrimento ao animal – se possível nenhum – mesmo que isso significasse um menor número de frangos-abatidos-por-segundo. Uma organização sugeriu que se buscasse fazer com que o momento do abate fosse um momento de felicidade e satisfação para o frango (que obviamente não deveria saber que estava com o pé na embalagem, quase literalmente). Para isso, sugeriram o modelo subentendido nas seguintes especificações: 1) O aparelho de abate deve consistir em um ambiente simulado contendo um alimento gostoso e atrativo para o frango; 2) O acionamento do aparelho se dá quando o frango se aproxima e começa a comer (bicar) o alimento gostoso e atrativo; 3) O abate em si é efetuado de uma forma e com uma velocidade que impossibilitam qualquer tipo de dor física ou angústia ao frango (considerando o córtex cerebral como local de ocorrência desses fenômenos), e que impeça a geração de sons que possam estressar as outras aves que aguardam o abate; 4) O aparelho deve ter um baixíssimo percentual de falha em matar o frango instantaneamente; 5) O abate deve ser efetuado de forma mecânica (sem choque elétrico, congelamento, envenenamento/anestesia, etc.), até para não alterar a constituição da carne; 6) O aparelho deve encaminhar automaticamente a carcaça da ave para as subseqüentes etapas de processamento industrial; 7) O ambiente simulado não deve apresentar qualquer vestígio dos fatos ocorridos que sejam perceptíveis para os frangos seguintes.

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Problema 15 – Balanço de Brinquedo com Trave Virtual Uma empresa de software hi-tech está construindo um parquinho de diversões “para adultos” em sua matriz, para que os funcionários possam relaxar durante a hora do intervalo (ou sempre que se sentirem emocionalmente desgastados...). Quando brincava de balanço, durante a infância, o proprietário nerd da empresa sempre imaginou como seria se a trave do balanço fosse muito mais alta, e as correntes fossem muito mais compridas, de modo que ele pudesse se embalar a uma altura e por uma distância muito maiores! Pois agora ele quer que, dentro da área coberta de sua empresa, que tem um pé-direito de cinco metros, haja um mecanismo que simule o deslocamento de um balanço cuja trave se encontre a vinte metros de altura! Os requisitos são os seguintes: 1) O assento do balanço deve descrever uma trajetória que se aproxime o máximo possível – ou de preferência seja igual) a um arco de circunferência cujo centro se situa 20 m acima do solo; 2) Nenhum componente da estrutura pode estar situado acima do teto, não sendo possível abrir “janelas” nesse teto (apenas perfurar para prender parafusos, se necessário); 3) Deve haver alguma limitação física para impedir que os funcionários batam com a cabeça no teto, mesmo se estiverem usando capacete; 4) O assento deve ultrapassar os três metros de altura nos pontos extremos da trajetória; 5) Como custo não é problema, e é necessária grande eficiência mecânica, devem ser usados elementos rígidos conectados por rolamentos.

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Problema 16 – “CVT” para VPH com Acionamento Reciprocante Um ex-serralheiro, que ficou paralítico ao cair de um telhado, resolveu construir para si um “triciclo a remo”, para que pudesse permanecer equilibrado enquanto impulsionava o veículo com movimentos alternativos dos braços. O primeiro protótipo desse veículo de propulsão humana (VPH) ficou razoavelmente satisfatório, mas apresentou uma limitação séria: só tinha uma marcha. Foi utilizado um sistema semelhante ao de bicicletas, onde uma coroa aciona um pinhão com catraca, mas a escolha de uma relação muito leve limitava severamente a velocidade de cruzeiro, enquanto a escolha de uma relação muito pesada dificultava a arrancada e impossibilitava a subida de inclinações maiores. O uso de um sistema de marchas de bicicleta não foi possível, pois é necessária mais de uma volta inteira para garantir a troca de marcha, além de ser necessário acionar um comando com as mãos, já ocupadas. O veículo acabou ficando “jogado num canto”. Projete um sistema de transmissão com vantagem mecânica variável para ajudar nosso amigo a obter o rendimento ideal em qualquer situação de solicitação de potência e velocidade. Os requisitos são os seguintes: 1) O peso e o volume do sistema devem ser compatíveis com um veículo que deve ser propelido somente pela força dos membros superiores; 2) O sistema deve ser o mais simples possível, por razões de custo e eficiência; 3) A “marcha” (vantagem mecânica) deve ser selecionada e engatada automaticamente durante a fase de retorno da remada, dependendo da velocidade em que o triciclo se desloca; 4) O mecanismo de seleção de marcha não deve realizar trocas durante a fase de impulso da remada; 5) O sistema de seleção de marcha não deve ser excessivamente sensível às vibrações transmitidas do solo; 6) O sistema não necessariamente precisa ter infinitas marchas, apenas uma quantidade suficiente para cobrir a faixa de velocidades de 0 a 35 km/h com uma freqüência de 25 a 35 remadas por minuto. ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04

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Problema 17 – Massageador Percussivo Ainda referente às dores nas costas, algumas pessoas referem alívio ao receberem uma massagem percussiva, com pequenas pancadas leves e rítmicas nas costas, especialmente sobre os trapézios e outros músculos da cintura escapular. Isso leva a uma redistribuição do tônus e a um aumento da circulação local, que facilita a eliminação de substâncias tóxicas acumuladas durante a contração postural isométrica desses músculos. Como sempre, muitas vezes estamos doloridos quando não há punhos amigos para aplicar uma massagem... Projete um aparelho com duas alavancas em cujas extremidades seja possível prender duas bolas de tênis – uma em cada alavanca – que devem oscilar de forma alternada descrevendo um movimento semelhante ao das baquetas de um tambor. Os requisitos são os seguintes: 1) Os braços onde estão presas as bolas devem ser flexíveis, de modo a prevenir impactos exagerados caso haja pequena variação da distância; 2) A sensação do impacto deve simular a massagem feita com punhos humanos 3) O acionamento será feito por motor elétrico; 4) O usuário deverá ficar sentado em uma cadeira, reclinado para a frente, com o aparelho atrás de si e um painel de controle à sua frente; 5) Através do acionamento de potenciômetros, deverá ser possível: ligar e desligar; variar a velocidade; variar a intensidade (amplitude); variar a distância (afastamento) entre as bolas; 6) Através da movimentação de alavancas (ligadas a cabos de aço com contuites) deverá ser feito um ajuste fino do posicionamento do aparelho sobre as costas do usuário; 7) O aparelho deve ser desmontável e transportável por uma pessoa a pé, preferivelmente.

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Problema 18 – Suporte Ajustável para Monitor Apesar dos avanços da ergonomia de posto de trabalho, o computador pessoal ainda requer que o usuário se adapte a ele, ficando “empoleirado” em uma cadeira com o monitor relativamente fixo sobre a mesa à sua frente, o que fatalmente leva à famosa tensão muscular, fadiga, cansaço, estresse... Projete um suporte ajustável que sustente o monitor do computador em qualquer posição desejada pelo usuário, de modo que ele possa sentar-se na poltrona que achar mais confortável – de modo semelhante aos suportes de lâmpadas usados pelos dentistas. O cabo que liga o monitor à CPU pode ser adaptado para um comprimento bem maior, se necessário. Os requisitos são os seguintes: 1) O sistema deve ser balanceado de forma a sustentar estaticamente o sistema, que não deve contar apenas com o atrito para manter-se em posição; 2) Materiais e componentes baratos e comuns devem ser privilegiados; 3) O esforço necessário para ajustar a posição desejada deve ser mínimo, e é fundamental que a posição exata seja encontrada pelo usuário; 4) O monitor não deve ficar “balançando” durante o uso; 5) O monitor deve ficar firmemente preso à base de sustentação, e não apenas apoiado sobre ela.

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Problema 19 – Guindaste Manual para Bicicletas O interesse por bicicletas e a vontade de pedalar longe dos centros urbanos tem levado muitas pessoas a buscar formas de transportar bicicletas em seus carros sem precisar desmontá-las. O teto do carro é um lugar ideal em termos de praticidade e higiene (a bicicleta não fica exposta à sujeira que é projetada da estrada pelas rodas do carro, como ocorre nos suportes traseiros). Entretanto, pessoas de baixa estatura e sem grande força física têm dificuldade de erguer e posicionar uma bicicleta que pode pesar até 17 kg em pé sobre o veículo. Projete um rack que inclua um braço mecânico que atue como um guindaste para facilitar a colocação da bicicleta sobre o carro. Os requisitos são os seguintes: 1) A bicicleta deve ficar presa em pé sobre o carro (o suporte específico não precisa ser projetado); 2) A bicicleta deve ser erguida a partir da lateral do carro, na posição em pé; 3) O acionamento do guincho deve ser manual, sem exigir esforço excessivo do usuário; 4) Devem existir sistemas de segurança que impeçam que o braço desça subitamente durante a operação caso o usuário solte o acionador; 5) A trajetória descrita pela bicicleta durante o levantamento não deve exigir um espaço desnecessariamente grande; 6) O guincho deve permanecer dobrado no teto do carro junto com o rack enquanto não for usado, não devendo ser muito volumoso ou anti-aerodinâmico.

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Problema 20 – Bomba Automática para Barcos Pequenos barcos que ficam amarrados à beira de lagos ou lagoas, flutuando, podem afundar em épocas de chuva, pois a água vai se acumulando em seu interior. Projete uma bomba de baixa vazão, que fique montada e operante no fundo do barco, e que seja acionada pelo movimento de balanço do barco na água. Os requisitos são os seguintes: 1) Deve apresentar uma relação compatível entre a quantidade de movimentos necessários para eliminar determinada quantidade de água, e a quantidade de água que pode se acumular no barco durante épocas de chuva (considerando ainda que durante a chuva o movimento da água pode aumentar); 2) Deve ser absolutamente simples e de fabricação barata; 3) Deve ser facilmente guardada e não ocupar espaço no barco durante a navegação;

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Problema 21 – Simulador de Marcha Um fabricante de calçados precisa testar o desgaste dos sapatos durante centenas de horas de uso. Projete um mecanismo que reproduza o movimento de um pé humano durante a marcha. Os requisitos são os seguintes: 1. O componente que vai ficar dentro do sapato deve simular a consistência, o volume e o formato do pé humano, incluindo a articulação dos dedos e do tornozelo; 2. Deve ser usado um mecanismo com elementos rígidos ligados por pares rotativos (sistema articulado) acionado por um motor; 3. As cargas verticais aplicadas durante o funcionamento devem ser semelhantes às de uma pessoa de 70 kg caminhando; 4. Deve haver uma esteira rolante acionada apenas pelo calçado, com atrito e inércia que simulem a perda de energia cinética e as forças horizontais que ocorrem durante a marcha (além das verticais);

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