Alavancas
Autor: Descontraindo a física ;) | Publicado: 2010-11-24T15:07:00-08:00

AlavancasSão simples peças rígidas, tais como, barras, hastes, travessões       (retos ou curvos), capazes de girar ao redor de um ponto ou eixo,       denominado fulcro ou ponto de apoio. Tesouras, hastes       de guarda-chuva, alicates, balanças, articulações das 'velhas' máquinas       de escrever, remos, gangorras e tantos outros dispositivos funcionam       baseados no princípio das alavancas.Em uma das extremidades da alavanca o operador aplica seu esforço (F)       e ela transfere para a outra extremidade (ou região) uma força (R)       para a 'carga' aí colocada.       Nas       alavancas distinguimos:a) braço de potência (ou de esforço)       - bp - que é a distância (OA) do fulcro (O) até       o ponto (A) onde se aplica a força do operador (F). Estamos,       conforme se ilustra abaixo, admitindo que as forças que agem na       barra são perpendiculares a ela.b) braço de resistência (ou de carga) - br - que       é a distância (OB) do fulcro (O) até o ponto (B) onde se coloca a       carga.                                                                                                           Se,       na situação ilustrada a alavanca estiver em equilíbrio, deveremos       ter:                                                       Equilíbrio               das forças:              N = F + R   Equilíbrio dos momentos: MF,O               = MR,O    ou                   F.bp = R.br                                               Em       operação os pontos A e B irão se movimentar sobre arcos de       circunferências de centro O e de extensões dp e dr.       Não podemos conceitualmente confundir tais deslocamentos com os       correspondentes braços de potência bp e de resistência       br, mas, valerá a relação: dp / dr       = bp / br . Ilustremos isto:                                                  MAS       ... por vezes, a coisa pode sair errada!                                                                                                                  A       vantagem mecânica das alavancas VM =       R/F poderá ser posta sob a forma VM       = bp/br ou ainda VM       = dp/dr. Deslocando-se o fulcro para o       lado da carga (ver ilustração acima) o braço de resistência diminui       e a força transmitida (R) aumenta; a alavanca torna-se mais       vantajosa --- maior será a VM.Um pé-de-cabra, dispositivo também usado pelos 'gatunos' e não       só pelos valorosos carpinteiros, marceneiros, etc., tem braço de       carga de 2 cm e braço de potência que pode chegar aos 2 m (200 cm).       Essa alavanca apresentará VM = 200/2 = 100, ou seja, aplicando-se       uma força de 80 kgf na extremidade de esforço (que pode ser o peso       do gatuno), teremos na outra extremidade uma força transmitida de       intensidade 8 000 kgf, suficiente até para arrancar os batentes de       uma porta!       Classificação       das alavancasDependendo das posições relativas das posições ocupadas pela potência       (F), fulcro (O) e resistência (R), as alavancas       classificam-se em:                Alavancas         do primeiro gênero ou interfixas - onde o fulcro         localiza-se entre a força aplicada (potência) e a força         transmitida (resistência). Ordem: ROPAlavancas do segundo gênero ou         inter-resistentes - onde a força transmitida (resistência)         localiza-se entre o fulcro e a força aplicada (potência). Ordem: ORPAlavancas do terceiro gênero ou         interpotentes - onde a força aplicada (potência)         localiza-se entre o fulcro e a força transmitida (resistência).         Ordem: OPR                                                                                                                  Para       todos os gêneros teremos sempre: OA = bp e OB = br       , de modo que a 'equação de equilíbrio', comum para todas, será: F.bp       = R.br . A VM para todas       elas será: VM = bp/br       .Alavancas nem sempre são 'barras retas', não importa, as equações       continuam válidas se tomarmos os devidos cuidados nas medidas de       distâncias. Eis um caso:                                                                                                           Eis       alguns exemplos desses gêneros de alavancas:                                                                            Tesoura, quebra nozes, pinça, martelo de orelho, carrinho de mão,      vara de pesca,guindaste, pé, antebraço.                                                         Repare       que as alavancas interpotentes (as do       terceiro gênero) têm VM <> pois bp       <>r . Sob o ponto de vista 'mecânico' isso       seria uma 'desvantagem', pois é preciso usar um grande esforço (potência       grande) para vencer (levantar, arrastar, etc.) uma pequena carga       (resistência pequena). Entretanto, nessas situações em que       "se perde em força", ganha-se em deslocamentos (e portanto       em velocidades!). Tomemos como exemplo, no corpo humano, o movimento       do antebraço em relação ao braço; é uma alavanca interpotente,       onde o esforço é realizado pelo músculo bíceps       braquial aplicado entre o cotovelo (fulcro) e a mão (onde se       deposita a carga). A força que esse músculo aplica no antebraço       é maior que o peso da carga mas, em compensação, podemos levantá-la       rapidamente. A maioria das alavanca do corpo humano são desse gênero,       felizmente, pois em caso contrário nos moveríamos como lesmas!       Na       parte 4 desse Resumo de Máquinas       Simples abordaremos algumas associações de alavancas e algo sobre       balanças.       Parte       ExperimentalPara a parte experimental sobre as alavancas, um projeto indispensável       no currículo, recomenda-se o uso do seguinte material:                1         suporte comum de laboratório, com haste de 50 cm;1 presilha dotada de ponta cilíndrica (diâmetro 3 mm);1 'metro de balcão';1 m de fio de cobre #16, sem capa plástica;15 'chumbadas' de pesca iguais (50g, por exemplo);              O       metro de balcão deve ser furado ao longo de suas divisões, de 5 em       5 cm, com broca de 4 mm. O fio de cobre 16 deve ser cortado em pedaços       de 5cm para serem usados como ganchos para as chumbadas (basta passar       o pedaço de fio pelo orifício da chumbada e dobrar as extremidades       com alicate de bico redondo). Eis um visual dessa montagem:                                                                                                           Para       aqueles que já têm em seus laboratórios os equipamentos       tradicionais (suporte, haste metálica perfurada, porta-pesos,       massores, dinamômetros etc.) eis os visuais desses experimentos:       a)       alavanca interfixa                                                                                                                  b)       alavanca inter-resistente                                                                                                                         c)       alavanca interpotente