SlideShare a Scribd company logo
1 of 5
Download to read offline
To:  Professor Goodrich 
 
From: Section 2 Group 9: M. Feigert, T. Tredway, Z. Jones, W. Kudela, M. Sills 
 
Date: 11 December 2014 
 
Subject: Final Memo: Project 2 
 
Introduction 
As a team, we were tasked with developing a sub­assembly for a 12­inch by 12­inch 
platform that would be able to support at least a nominal load of 2 pounds and a maximum 
load of 4 pounds while submerged in water.  Implied by this stipulation is that the design must 
have a factor of safety of no less than 2.00.  As another explicit requirement, upon addition of 
the maximum load, the sub­assembly must not sink more than 70% of the change in depth 
resulting from the nominal loading case.  The project document implicitly requires that the 
sub­assembly promote stability while accounting for uncertainty.  Finally, the sub­assembly 
must fit within a pre­determined testing area and should be constructed using only specified 
building materials.  
   
Design Process/Equations 
First and foremost, the sub­assembly must hold both the nominal and maximum loads. 
In order for the platform to float, the buoyant force acting upwards on the platform must be 
greater than the force of gravity due to the weight of the platform and any added load.  The 
buoyant force, the force exerted by a fluid on a body that is submerged in it, is defined as:  
  V gFb = ρ fluid (1) 
where Fb is the buoyant force in Newtons (N), pfluid is the density of the fluid in which the object 
is submerged in kilograms per liter (kg/L), V is the volume of the fluid displaced by the object 
in liters (L), and g is the acceleration due to gravity in meters per second squared (m/s2
).  The 
force of gravity due to the weight of the platform and added load is given by:  
gF = m (2) 
where F is the force in Newtons (N), m is the mass of the object in kilograms (kg), and g is the 
acceleration due to gravity in meters per second squared (m/s2
).  As previously mentioned, in 
order to float, the force component of equation (1) must be no less than the force component 
of equation (2).  Since the liquid in question for this project is water and acceleration due to 
gravity is constant, equations (1) and (2) can be combined and simplified to form: 
≥ mV (3) 
where V refers to the total volume of floats necessary measured in centimeters cubed (cm3
) 
and m is the mass of the object in grams (g).  Thus, to support the maximum load of 4 pounds 
or 2,789.39 grams, the sub­assembly must consist of at least 2,789.39 cm3
 of floats.  Also 
important to consider when it came to designing the sub­assembly was stability.  We 
developed a design in which all added floats were located around the outside edge of the 
platform.  In doing this, we created a sub­assembly whose average center of buoyancy was 
located in the center of the platform, directly below the intended center of gravity.  Finally, we 
had to deal with perhaps the most difficult explicit requirement: the 70% stipulation.  To do so, 
we decided on a two­tier design in which the total area of floats in contact with the water 
increased as more weight was added.  After a period of idea pitching and trial­and­error, our 
team decided on a design using one cube (of side length 8.2 centimeters) in each corner of 
the platform with rectangular prisms (of dimensions 14.08 cm x 8.2 cm x 4.1 cm) connecting 
each cube in a picture frame­like manner.   
Though this initial design did meet all implicit and explicit requirements, we realized 
the change in height between our nominal and maximum loading cases, at 66% of the initial 
change in height, was uncomfortably close to failing to meet the 70% stipulation.  In order to 
increase the robustness of the design, we decided to add a small rectangular prism (of 
dimensions 8.2 cm x 8.2 cm x 2.0 cm) to each of the four corner cubes as can be seen in the 
mechanical drawings at the end of the memo.  This slight adjustment vastly decreased our 
projected percent change in height to a value of only 45%.  Indirectly, the change also 
increased the maximum load our sub­assembly could support, influencing the factor of safety 
in a positive way. 
 
Finalized Design and Experimental Results 
In designing the sub­assembly, our goal factor of safety was 4.04.  Upon testing the 
design to failure though, we found our actual factor of safety to be 16.8% larger at 4.72. 
Looking back, we attribute this increased factor of safety primarily to the increased buoyancy 
created by an “air bubble” located underneath the platform within the perimeter of rectangular 
prisms.  Less significantly, we slightly overestimated the mass of the building materials and 
platform. 
To our team, optimization for cost was important.  For this reason, the projected cost 
of our initial design was relatively low at only $48.21.  The actual cost of designing our 
sub­assembly was much higher at $171.56.  We attribute this miscalculation to several 
factors.  First, while estimating the cost of the supplies, we planned on cutting the wide 
packing tape twice lengthwise to accomplish more with the same length of tape.  While 
actually applying the tape however, we decided not to cut it lengthwise in order to better 
waterproof the pieces.  Furthermore, after testing the platform, we noticed that it took on a 
significant amount of water, so in efforts to rectify this, we applied a second layer of tape in 
several locations.  Finally, our initial cost calculation assumed we would use plastic wrap as a 
waterproofing material instead of simply using packing tape. 
As for the displacement of our sub­assembly in water, our theoretical and experimental 
data is captured in Figure 1 located on the following page.  As can be seen in the chart, our 
theoretical change in height between the unloaded and nominal load conditions was 2.80 
centimeters, whereas our theoretical change in height between the nominal and maximum 
load conditions was 45% of this value, or 1.25 centimeters.  Experimentally, our first change 
in height was 2.50 centimeters.  Our second change in height was 56% of this value at 1.40 
centimeters.  There was a 24.4% difference between our experimental and theoretical percent 
of change in height. 
 
Figure 1.  Plot of Platform Displacement in Water as Weight is Added 
 
Interestingly, although the factor of safety exceeded expectations significantly, the 
percent change was severely increased due the sub­assembly’s inability to hold out water. 
Although the first test exceeded expectations for height change, by load condition two, the 
platform had taken on water and the results were slightly skewed.  
 
Conclusions 
Reflecting on these design choices, one obvious change we would make is to combine 
the cube and small rectangular prism located in each corner into one part ­ a rectangular 
prism of height 10.2 centimeters. In addition, we would cut the poster board with more 
precision so that the corners would fit better and thus not take on as much water.  Lastly, we 
would spend more time in the construction phase in an attempt to correct our largest mistake: 
not applying the tape perfectly flat.  Our hasty construction techniques created an air bubble 
in the tape which allowed water to seep through.  Ultimately, the knowledge we learned from 
this project has further familiarized us with the continuous nature of the design process and 
has made us better equipped to accomplish tasks in a team setting. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mechanical Drawings 
Figure 2 below shows a mechanical drawing of one of the four floats located in the 
corners of the platform.  Each float consists of a cube (of dimensions 8.2 cm x 8.2 cm x 8.2 
cm) capped by a rectangular prism (of dimensions 8.2 cm x 8.2 cm x 2.0 cm). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figure 2. Mechanical Drawing of the Corner Floats 
 
In Figure 3, located below, one of the four rectangular prisms (of dimensions 14.08 cm 
x 8.2 cm x 4.1 cm) is shown in the form of a mechanical drawing. 
 
Figure 3. Mechanical Drawing of the Middle Prisms 
 
 
Shown below, in Figure 4, is a mechanical drawing of the finalized sub­assembly.  All 
individual parts are connected to each other and to the platform itself using packing tape.   
 
Figure 4. Mechanical Drawing of the Sub­Assembly Attached to the HDPE Platform 
 

More Related Content

Viewers also liked

Roger Mitchell external CV v5g short
Roger Mitchell external CV v5g shortRoger Mitchell external CV v5g short
Roger Mitchell external CV v5g short
Roger Mitchell
 
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Pino Ciampolillo
 
Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...
Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...
Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...
Pino Ciampolillo
 
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione  26 sett 2013Piano aria sicilia audizione  26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Pino Ciampolillo
 

Viewers also liked (12)

Observación De Una Clase
Observación De Una ClaseObservación De Una Clase
Observación De Una Clase
 
Roger Mitchell external CV v5g short
Roger Mitchell external CV v5g shortRoger Mitchell external CV v5g short
Roger Mitchell external CV v5g short
 
03 mathematical anaylsis
03 mathematical anaylsis03 mathematical anaylsis
03 mathematical anaylsis
 
25-lecie Samorządu 1990-2015
25-lecie Samorządu 1990-201525-lecie Samorządu 1990-2015
25-lecie Samorządu 1990-2015
 
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
 
Carruth,kevin
Carruth,kevinCarruth,kevin
Carruth,kevin
 
Psicología: El pensamiento
Psicología: El pensamientoPsicología: El pensamiento
Psicología: El pensamiento
 
Floor plan 3
Floor plan 3Floor plan 3
Floor plan 3
 
Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...
Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...
Piano aria regione sicilia interrogazione aprile 13 audizione luglio 13 ritir...
 
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione  26 sett 2013Piano aria sicilia audizione  26 sett 2013
Piano aria sicilia audizione 26 sett 2013
 
расторжение тд ст.77
расторжение тд ст.77расторжение тд ст.77
расторжение тд ст.77
 
03 dc
03 dc03 dc
03 dc
 

Final Memo