Potência e resistência
Em
toda máquina, distingue-se a força que se aplica, chamada de força de
potência, e a força que vencemos, a força de resistência. A força de
potência atua sobre uma parte da máquina ao longo de um espaço,
realizando um trabalho sobre essa máquina, que é denominado
trabalho-motor. A máquina, por sua vez, exerce uma força, a força de
resistência, que realiza um trabalho chamado trabalho resistente. Como
uma máquina não pode criar trabalho, dizemos que o trabalho resistente
que a máquina realiza é igual ao trabalho motor que lhe foi aplicado.
AlavancaA
alavanca é uma máquina formada por uma barra rígida que pode girar ao
redor de um ponto, chamado ponto de apoio, modificando a intensidade das
forças necessárias para realizar um trabalho. Os cabos dos machados de
sílex usados pelos homens primitivos baseavam-se no funcionamento da
alavanca
| Foi
o matemático grego Arquimedes (287a.C.-212 a.C.) quem elaborou a teoria
do funcionamento da alavanca. A ele atribui-se a frase: 'Dai-me uma
alavanca e um ponto de apoio e moverei a Terra'.
|
|
Segundo a posição relativa do ponto de apoio, da
resistência e da potência, as alavancas distinguem-se em três tipos:
alavancas interfixas, inter-resistentes e interpotentes.
Alavanca interfixaÉ
aquela que tem o ponto de apoio entre a potência e a resistência. As
tesouras, a barra para o levantamento de pesos e o alicate são exemplos
de alavancas interfixas.
Alavanca inter-resistenteÉ a que tem a resistência (R) entre o ponto de apoio (A) e a potência (P). Servem de exemplo o carrinho de mão e o quebra-nozes.
Alavanca interpotenteÉ
a que tem a potência (P) entre a resistência (R) e o ponto de apoio
(A). Exemplos deste tipo são a pinça, o pedal do amolador de facas, o
antebraço humano.
Lei da alavancaA
relação matemática entre a potência e a resistência, em qualquer tipo
de alavanca, é assim estabelecida: chamamos braço de potência (a) a
distância entre a potência e o ponto de apoio da alavanca e braço de
resistência (b) a distância entre a resistência e o ponto de apoio. Em
toda alavanca, o produto da potência (P) por seu braço (a) é igual ao da
resistência (R) pelo seu braço (b). Então:
Roldana
A roldana é uma máquina feita por um disco que gira em torno de um eixo.
O
disco possui uma canelura na borda por onde passa uma corda. A roldana
muda a direção ou o sentido em que se exerce uma força. É muito mais
cômodo fazer uma força no mesmo sentido da gravidade do que no sentido
oposto. Numa roldana simples, a potência é igual à resistência.
Sarilho
O sarilho é uma máquina formada por um cilindro
que pode ser girado ao redor de um eixo acionado por uma manivela. O
cilindro traz uma corda enrolada e ao girar ele eleva ou abaixa o corpo
que estiver preso a ela. No sarilho, o produto da potência pelo
comprimento da manivela é igual ao produto da resistência pelo raio do
cilindro. Assim:
O plano inclinado
O
plano inclinado é uma superfície plana formando um ângulo a com o solo
que é empregada para elevar corpos, seja deslizando-os, seja rolando-os.
Os egípcios já o utilizavam no transporte e elevação das grandes pedras
na construção das pirâmides. Em um plano inclinado, o produto da
potência pelo comprimento do plano é igual ao produto da resistência, ou
seja, o peso do corpo, pela altura do plano inclinado. Assim:
A roda hidráulica
A água em movimento impulsiona as pás de uma roda,
seja caindo sobre elas, seja arrastando-as, provocando o movimento
giratório da roda. No princípio, as rodas hidráulicas eram utilizadas
para elevar a água destinada à irrigação e, mais tarde, para mover
mecanismos nas fábricas de tecido ou papel e para trabalhar o ferro. As
primeiras rodas hidráulicas trabalhavam de forma muito limitada porque
não possuíam engrenagens, mas à medida que foram sendo aperfeiçoadas,
permitiram um melhor aproveitamento da energia.
Moinhos de ventoForam utilizados com fins
similares aos da roda hidráulica. Nos moinhos, as pás da roda estão
presas ao eixo. O vento pressiona as pás e elas se movem, fazendo girar a
roda. O movimento assim obtido pode ser empregado, por meio de
engrenagens, para moer o grão ou bombear água.
Engrenagens
Existem
máquinas simples, como a alavanca, mas a maioria é formada por um
conjunto mais complexo de peças. Mesmo assim, às vezes basta uma simples
alteração no mecanismo de uma máquina para melhor utilizar o trabalho
que ela fornece. Este e outros problemas são resolvidos pelas
engrenagens. A engrenagem mais simples consiste em duas rodas dentadas
que se acoplam de modo que a rotação de uma se transmita à outra.
| Pela
engrenagem modifica-se a direção (horizontal ou vertical), o sentido
(para a direita ou esquerda) e a velocidade de rotação.
|
|
A direção de
rotação é modificada colocando-se os eixos das rodas no ângulo mais
conveniente. Em um moinho, por exemplo, os eixos são postos em posição
perpendicular. Dessa forma, a rotação vertical das pás se converte, na
base da engrenagem, em rotação horizontal. O sentido continua o mesmo se
o total de rodas for ímpar: a primeira gira para a direita; a segunda,
para a esquerda; e a terceira, para a direita. Logo, se o total for par,
o sentido se inverte.
A velocidade depende do diâmetro das rodas. Quanto maior o diâmetro, menor será a velocidade, e vice-versa.
| 
Nenhum comentário:
Postar um comentário