Este artigo explica o que são alavancas. Assim, você descobrirá em que consiste uma alavanca na física, os diferentes tipos de alavancas e a fórmula que permite resolver problemas de alavancas. Além disso, você pode praticar a teoria com exercícios de alavanca resolvidos passo a passo.
O que é um elevador?
Uma alavanca é uma máquina simples que transmite força e movimento. Em outras palavras, uma alavanca é um dispositivo mecânico que serve para aumentar uma força aplicada a um objeto, sua velocidade ou a distância que ele percorre.
Em geral, as alavancas consistem em uma barra rígida que pode girar em torno de um fulcro, denominado fulcro.
A alavanca é muito antiga, na verdade pensa-se que tenha sido inventada em tempos pré-históricos. Na verdade, o mecanismo de alavanca é muito simples de fazer e também muito útil porque permite aumentar consideravelmente a força exercida sobre um objeto.
Recursos de alavanca
Dada a definição de alavanca, vejamos quais são as diferentes partes deste tipo de máquina simples:
- Ponto de apoio ou fulcro (F) : é a parte da alavanca sobre a qual permanece. Portanto, ela suporta todo o peso da barra, bem como dos corpos acima dela.
- Esforço ou potência (P) : é a força aplicada à alavanca para neutralizar a carga do outro lado.
- Carga ou resistência (R) : esta é a força que deve ser superada.
- Braço de força (BP) : é a distância entre a força e o fulcro.
- Braço de resistência (BR) : é a distância entre a resistência e o fulcro.
lei da alavanca
Para que uma alavanca de primeiro grau esteja em equilíbrio, deve-se cumprir a equação de que a potência vezes o braço de potência é igual à resistência vezes o braço de resistência.
A fórmula para a lei da alavancagem é, portanto, a seguinte:
Ouro:
-
é o poder (ou esforço).
-
é a arma do poder.
-
é a resistência (ou carga).
-
é o braço da resistência.
tipos de alavancas
Existem três tipos de alavancas com base na posição relativa de potência, resistência e fulcro. Portanto, cada tipo de alavanca é explicado a seguir.
alavanca premium
A alavanca de primeiro grau , também chamada de alavanca de primeira classe , é aquela alavanca que possui um peso em cada uma de suas extremidades e que, em posição intermediária, é o fulcro.
Portanto, a principal característica das alavancas de primeiro grau é que elas possuem o fulcro (ou fulcro) entre o esforço (ou potência) e a carga (ou resistência).
Por exemplo, o balancim, a tesoura, a pinça ou o alicate são alavancas principais. Até o corpo humano pode funcionar como uma alavanca de primeiro grau quando tentamos levantar um peso.
Além disso, três classes diferentes de alavancas de primeiro grau podem ser analisadas:
- Alavanca de primeiro grau com fulcro centrado : o fulcro fica bem no meio da alavanca, ou seja, a distância do fulcro à potência é igual à distância do ponto de apoio da resistência.
- Alavanca de primeiro grau com ponto de apoio próximo à resistência : o ponto de apoio está mais próximo da resistência do que da potência. Portanto, o braço de potência é mais longo que o braço de resistência e, portanto, a potência é menor que a resistência.
- Alavanca de primeiro grau com fulcro próximo da potência : o fulcro está mais próximo da potência do que da resistência. Portanto, o braço de resistência é mais longo que o braço de potência e, portanto, a potência é maior que a resistência.
alavanca de segundo grau
Alavanca de segundo grau , também chamada de alavanca de segunda classe , é um tipo de alavanca em que a carga (ou resistência) fica entre o fulcro (ou fulcro) e o esforço (ou potência).
Portanto, as alavancas de segundo grau têm o fulcro em uma extremidade da alavanca e na outra extremidade uma força vertical ascendente deve ser aplicada para levantar a carga.
Por exemplo, carrinhos de mão, quebra-nozes e abridores de garrafas são alavancas de segundo grau.
Portanto, nas alavancas de segundo grau, o braço de potência é sempre maior que o braço de resistência. Portanto, nas alavancas de segundo grau, a potência é sempre menor que a resistência.
alavanca de terceiro grau
A alavanca de terceiro grau , também conhecida como alavanca de terceira classe , é a alavanca que exerce o esforço (ou potência) entre o fulcro (ou fulcro) e a carga (ou resistência).
Ou seja, as alavancas de terceiro grau têm o fulcro em uma extremidade, a resistência na outra extremidade e a potência em algum lugar entre as duas extremidades da alavanca.
Por exemplo, varas de pescar, pinças e cortadores de unhas são alavancas de terceiro grau.
Portanto, como a resistência estará sempre mais distante do fulcro do que a potência, nas alavancas de terceiro grau o braço de resistência é sempre maior que o braço de potência. Portanto, o poder a ser realizado também é maior que a resistência.
Exercícios resolvidos sobre alavancas
Exercício 1
Um corpo de 50 kg é colocado próximo a uma alavanca de primeiro grau feita de uma barra rígida de 300 cm. Se a distância entre a carga e o fulcro é de 180 cm, quanto deve pesar o corpo colocado do outro lado da alavanca para que esteja em equilíbrio?
A alavanca neste problema é de primeiro grau e conhecemos apenas a resistência (50 kg) e o braço de resistência (180 cm). No entanto, como sabemos o comprimento da barra, podemos calcular o braço de potência subtraindo o comprimento total da barra menos o comprimento do braço de resistência:
Assim, podemos determinar o valor da potência aplicando a regra da alavanca:
Substituímos os dados na fórmula:
E finalmente, resolvemos a incógnita na equação:
Exercício 2
Num carrinho de mão colocamos um objeto que pesa 70 kg a 50 cm do ponto de apoio. Se a parte onde fica o carrinho de mão está a 140 cm do fulcro, qual o esforço que devemos fazer para poder transportar o objeto com o carrinho de mão?
O carrinho de mão é uma alavanca de segundo grau, pois a resistência está localizada entre o fulcro e a potência. Portanto, para resolver o problema devemos aplicar a lei da alavancagem:
Substituímos os dados que conhecemos na equação:
E finalmente, resolvemos a incógnita na equação:
Você deve, portanto, fazer um esforço equivalente a levantar 25 kg.
Exercício 3
Numa alavanca de terceiro grau, uma força equivalente a 60 N deve ser exercida para neutralizar uma resistência de 15 N localizada a 80 cm do fulcro. Calcule a que distância do fulcro a energia é aplicada.
Neste problema de alavanca de terceiro grau, somos solicitados a determinar o braço do poder. Então, para resolver o problema devemos aplicar a equação da alavanca:
Substituímos os dados que conhecemos na equação:
E resolvemos a incógnita na equação:
A potência deve, portanto, ser aplicada a 20 cm do fulcro.