Máquinas SimplesPlano de Alavancas Interfixas, Inter-resistentes e Interpotentes

Introdução

Ao longo da história o homem procurou melhorar suas condições de trabalho, principalmente no que se refere a redução de esforço físico. Para isso o homem utilizou, inicialmente, meios auxiliaries que lhe permitissem realizar trabalhos de modo mais fácil e com o menor gasto possível de sua energia (Força muscular). Esses primeiros meios foram a roda e o plano inclinado, e a alavanca. Comumente chamadas de máquinas simples.

Mas o que são máquinas simples?

Instrumentos que servem para facilitar a realização do trabalho humano, como elevar, cortar, movimentar, apertar...

Isso ocorre através da ampliação ou transmissão da força aplicada pelo homem.

As máquinas complexas (carro, bicicleta, guindaste, entre outros) são combinações de seis tipos de máquinas simples: roldana, plano inclinado, a rodo e eixo, parafuso, cunha e a ALAVANCA, a qual abordaremos nesse estudo.

São exemplos de máquinas simples

A Alavanca

Foi criada por Arquimedes no século IX. Uma frase dita por ele que ficou muito conhecida é: “Dê-me um ponto de apoio e levantarei o mundo...”

As Alavancas são máquinas simples que consistem normalmente em uma barra rígida móvel em torno de um ponto fixo, denominado fulcro ou ponto de apoio.

As Alavancas são classificadas em:

1 - Alavancas de primeira classe ou interfixas – Ponto de apoio situa-se entre a Forca Potente e a Forca resistente.

2 - Alavancas de segunda classe ou inter-resistentes – A Forca resistente esta entre o ponto de apoio e a Forca Potente.

3 - Alavancas de terceira classe ou interpotentes – A Forca Potente esta entre o ponto de apoio e a Forca Resistente.

Para facilitar a compreensão

São exemplos de alavancas

Alavancas do corpo humano

Força e resistência aplicadas em lados opostos do eixo. A vantagem mecânica pode ser maior, menor ou igual a 1..

Resistência aplicada entre o eixo e a força. A grande maioria das alavancas do corpo. A vantagem mecânica é sempre menor que 1, pois o braço de força é sempre menor que o braço de resistência.

 

Força aplicada entre o eixo e a resistência. A vantagem mecânica é sempre maior que 1, pois o braço de força é sempre maior que o braço de resistência

Torque

Se for exercida uma força sobre um corpo que possa girar em torno de um ponto central, diz-se que a força gera um torque.

A distância perpendicular do ponto de apoio à linha de ação da força é conhecida como braço de alavanca da força. Um método para calcular o torque é multiplicar a força “F” que gerou pelo braço de alavanca “d” (Distancia da forca potente ou resistente ate o ponto de apoio).

Equação Torque → 𝑻=𝑭𝒙𝒅

Torque resultante ou Momento Resultante O torque ou momento resultante é a soma dos torques de cada uma

das forças que compõem o sistema em relação ao mesmo eixo. Equação do Torque resultante ou Momento resultante

→ 𝑭𝒓 .𝑩𝒓−𝑭𝒑 .𝑩𝒑=𝟎

Equilíbrio Estático Das Alavancas Segundo as Leis de Newton 1ª condição de um corpo em equilíbrio: A força resultante de todas as forças

que atuam sobre o corpo deve ser igual a zero. Garante ausência de translação, logo:

2ª condição de um corpo em equilíbrio: O momento resultante de todas as forças que atuam sobre o corpo em relação a qualquer eixo deve ser igual a zero. Garante ausência de rotação, logo

∑ 𝑭=𝟎

∑ 𝑴=𝟎

Ainda No Equilíbrio Estático Das Alavancas

Uma alavanca está em equilíbrio quando o torque total do lado esquerdo for igual ao torque total do lado direito e quando tais condições não se verificam, pode acontecer coisas assim:

Vantagem mecânica de uma alavanca A eficiência de uma alavanca para mover uma resistência é dada pela vantagem

mecânica, sendo braço de força a distância do eixo até a resistência. Dá-se pela seguinte equação:

Se a força necessária para movimentar uma resistência é exatamente igual à resistência. Privilegia a velocidade e a forca.

Se a força necessária para movimentar uma resistência é menor do que a resistência. Privilegia a forca.

Se a força necessária para movimentar uma resistência é maior do que a resistência. Privilegia a velocidade.

𝑽𝒎=𝑩𝒓𝒂ç𝒐𝒅𝒆 𝒇𝒐𝒓𝒄𝒂

𝑩𝒓𝒂ç𝒐𝒅𝒆𝒓𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕 ê𝒏𝒄𝒊𝒂

AplicaçãoQual a força necessária que teríamos que fazer (Potência) para erquer uma pedra (Resistência) de 500Kg, sabendo-se que a distância do braço de resistência da alavanca até o ponto de apoio mede 0,30m e a distância do braço de potência até o ponto de apoio mede 1,20m?

Dados:Braço de resistência = 0,30mBraço de potência = 1,20mForça potente = ?Massa = 500Kg (500.10=5000N)Obs.: Para transformar peso em Kg para força em N (Newton) basta multiplicar por 10.

Resolução:

Fp.Bp=Fr.Br

Fp =

Calculando a vantagem mecanica:

1Concluímos que essa

alavanca é do tipo inter-resistente e como a

vantagem mecanica é maior que 1, privilegia a força.

O intuito deste experimento será constatar que ao aumentar o tamanho da alavanca, a força aplicada necessária para levantar um peso no ponto oposto é menor.

Vamos a prática?

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