ALAVANCAS
Imagine uma situação-problema de milhares de anos atrás: como remover uma pedra com mais de 100 kg? Arquimedes conseguiu responder essa pergunta há mais de 2 mil anos: podemos utilizar uma barra rígida e longa, que possa girar, apoiada em um ponto. Ao colocarmos a pedra em uma de suas extremidades, conseguiremos movê-la, aplicando uma força na extremidade oposta. Esse é o princípio das alavancas.
Nesse caso, podemos dizer que a força peso da pedra é uma força resistente, pois realiza um torque no sentido oposto ao da força aplicada para tentar removê-la, chamada de força potente.
TIPOS DE ALAVANCAS
Algumas alavancas do corpo humano:
Exercício Resolvido 3: O C.M. de uma pedra está a 20 cm de uma pedrinha, usada como apoio para uma alavanca interfixa, conforme figura abaixo. Qual é a força que o menino deve fazer para conseguir mover a alavanca, sabendo-se que a massa da pedra vale 80 kg e que esta força está sendo aplicada a 1,0 m do apoio?
Resolução:
A força que o menino faz é a força potente. Já a força peso da pedra é a resistente. Podemos dizer que o peso da pedra faz a alavanca girar para o sentido anti-horário, e a força do menino, para o sentido oposto. Então:
Ppedra d=Fd’∴800 · 0,2 = F · 1 ∴ F = 160 N
Perceba que o menino faz uma força equivalente a 1/5 do peso da pedra, ficando bem mais fácil para movê-la.
ROLDANAS
Podemos levantar objetos pesados sem o uso de muita força. Imagine uma situação na qual queremos levantar 200 kg. Como fazer isso? As roldanas podem ser a solução.
Observe a figura acima. Digamos que a força resistente (R) esteja valendo 2000 N. Note que, na figura, existem 3 roldanas, porém apenas uma está fixa no teto. Vamos chamá-la de roldana fixa. As outras duas podem se mover para cima ou para baixo. São as roldanas móveis.
Vamos isolar a roldana inferior:
As forças que atuam na roldana (vamos considerar que a roldana não tem massa) estão representadas na figura acima. A força resistente, que é o peso do objeto a ser levantado (vamos representá-la usando a letra P, de peso), e as duas trações. Como ela está em equilíbrio:
Agora, vamos separar a outra roldana móvel:
Essa roldana sofre a atuação de duas forças trações, que tendem a trazê-la para cima, e a atuação da tração do fio de baixo, que chamamos anteriormente de T, atuando no sentido oposto.
Já na roldana fixa, o fio apenas dá a volta por ela. Nada de interessante, do ponto de vista mecânico, acontece ali. Repare que a força necessária para fazer o objeto subir, com o sistema da figura, é ¼ da sua força peso. Isso acontece porque cada roldana móvel reduz a força F necessária para levantar um objeto pela metade.
No nosso exemplo, para P = 2000 N, T` = 500 N.
Para n roldanas móveis:
