Máquinas simples são dispositivos mecânicos que são utilizados para tornar o trabalho mais fácil. Combinações de duas ou mais máquinas simples que trabalham em conjunto são chamadas máquinas compostas. Estas máquinas criam sistemas para que diferentes tipos de movimento ocorram quando é aplicada força a uma carga. Tanto as máquinas simples como as compostas facilitam o trabalho, alterando o tamanho ou a direcção da força. Existem seis tipos padrão de máquinas simples. São as:
- Lever
- Roda e eixo
- Pulley
- Plano inclinado
- Borda
- Parafuso
Deixe-nos considerar a primeira destas máquinas simples: a alavanca.
Alerta de erro de concepção
Quando se ouve a palavra “máquina”, pensa-se automaticamente em algo com motor, como um empilhador ou uma máquina de lavar? As máquinas não têm de ter motores. De facto, uma máquina é qualquer dispositivo que transmite ou modifica a força.
O que é uma Alavanca?
Uma alavanca é uma máquina simples feita de um feixe rígido e de um fulcro. O esforço (força de entrada) e a carga (força de saída) são aplicados em qualquer uma das extremidades da viga. O ponto de fulcro é o ponto em que a viga pivota. Quando um esforço é aplicado a uma extremidade da alavanca, uma carga é aplicada na outra extremidade da alavanca. Isto deslocará uma massa para cima. As alavancas dependem do torque para o seu funcionamento. O torque é a quantidade de força necessária para fazer girar um objecto em torno do seu eixo (ou ponto pivot).
Qual é a vantagem mecânica?
Uma alavanca proporciona uma vantagem mecânica. Vantagem mecânica refere-se ao quanto uma simples máquina multiplica uma força aplicada. A localização do esforço, carga e fulcro determinará o tipo de alavanca e a quantidade de vantagem mecânica que a máquina tem. Quanto mais afastado estiver o esforço do fulcro, mais fácil será mover a carga.
Vantagem mecânica pode ser calculada utilizando esta fórmula:
Se a distância do esforço ao fulcro for maior que a distância da carga ao fulcro, então a alavanca tem uma vantagem mecânica. Por outras palavras, a relação entre estas duas distâncias é superior a uma. Isto significa que uma distância longa do esforço ao fulcro e uma distância curta da carga ao fulcro permitirá um pequeno esforço para mover uma grande carga!
Alavancas de Primeira Classe
Existem três tipos, ou classes de alavancas.
Numa alavanca de primeira classe, o fulcro está localizado entre a carga e o esforço.
Se o fulcro estiver mais próximo da carga, então é necessário menos esforço para deslocar a carga a uma distância mais curta. Se o fulcro estiver mais próximo do esforço, então é necessário mais esforço para deslocar a carga a uma distância maior. Um teeter-totter, um macaco, e um pé-de-cabra são exemplos de alavancas de primeira classe. As alavancas de primeira classe são muito úteis para levantar grandes cargas com pouco esforço.
Alavancas de segunda classe
Numa alavanca de segunda classe, a carga está localizada entre o esforço e o fulcro.
Se a carga estiver mais próxima do fulcro do que o esforço, então será necessário menos esforço para mover a carga. Se a carga estiver mais próxima do esforço do que o fulcro, então será necessário mais esforço para movimentar a carga. Um carrinho de mão, um abridor de garrafas, e um remo são exemplos de alavancas de segunda classe.
Alavancas de terceira classe
Numa alavanca de terceira classe, o esforço localiza-se entre a carga e o fulcro.
Se o fulcro estiver mais próximo da carga, então é necessário menos esforço para movimentar a carga. Se o ponto de apoio estiver mais próximo do esforço, então a carga deslocar-se-á a uma maior distância. Um par de pinças, balançar um taco de basebol ou usar o braço para levantar algo são exemplos de alavancas de terceira classe. Estas alavancas são úteis para fazer movimentos precisos.
As alavancas são máquinas simples muito úteis usadas para transferir força. Pode não se aperceber, mas usa alavancas todos os dias!