Neste artigo você descobrirá o que é a lei da alavancagem. Também mostramos um exemplo que explica como a lei da alavanca afeta as forças que atuam sobre ela. Além disso, você pode praticar a lei da alavancagem com exercícios passo a passo.
Logicamente, antes de ver em que consiste a lei da alavancagem, devemos ter muito claro o que é uma alavanca. É por isso que recomendamos que você visite o seguinte post antes de continuar com a explicação:
Qual é a lei da alavancagem?
A lei da alavanca é uma lei que relaciona as diferentes forças que atuam sobre uma alavanca. Portanto, a lei da alavanca é utilizada para resolver problemas envolvendo alavancas.
Mais especificamente, a lei da alavancagem diz que o produto da potência vezes o comprimento do seu braço é equivalente ao produto da resistência vezes o comprimento do seu braço.
Assim, a lei da alavanca permite relacionar matematicamente a resistência, que é a força exercida pela carga sobre a alavanca, com a potência, que é a força que deve ser exercida para vencer a carga.
Fórmula da lei da alavanca
A fórmula da lei da alavanca relaciona matematicamente a potência à resistência da alavanca. Mais especificamente, a lei da alavanca afirma que a potência vezes o braço de potência é igual à resistência vezes o braço de resistência.
Ouro:
- 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) : é a força que deve ser superada.
- Power Arm (BP) : Esta é a distância entre o poder e o fulcro.
- Braço de Resistência (BR) : É a distância entre a resistência e o ponto de apoio.
Observe que a lei da alavanca só é verdadeira se a alavanca estiver em equilíbrio, ou seja, se estiver em repouso. Portanto, se a alavanca se mover, a equação da alavanca não será válida.
Exemplo da lei da alavancagem
A título de exemplo, nesta seção veremos como o valor da força que deve ser aplicada para neutralizar a resistência muda dependendo do comprimento dos braços de alavanca.
Primeiro, veremos o que acontece quando o fulcro está bem no meio do poder e da resistência:
Aplicamos a fórmula da lei da alavanca para calcular o valor da potência:
Assim, se o fulcro estiver exatamente a meio caminho entre a potência e a resistência, a força que deve ser exercida na alavanca é equivalente à resistência.
Em segundo lugar, analisaremos o caso em que o ponto de apoio está mais próximo da resistência do que da potência:
Portanto, quando o braço de potência é maior que o braço de resistência, o valor da potência é menor que o valor da resistência.
Por fim, estudamos o caso em que o ponto de apoio está mais próximo da potência do que da resistência:
Concluindo, quando o fulcro está mais próximo da potência do que da resistência, uma força maior que a resistência deve ser exercida para equilibrar a balança.
Exercícios resolvidos da lei da alavancagem
Antes de fazer os exercícios, recomendamos que você visite o seguinte link onde explicamos os diferentes tipos de alavancas, pois existe um exercício para cada tipo de alavanca e você deve ter claro o que é cada tipo para resolver os problemas. .
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:
Então, 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 de 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 de potência. Então, para resolver o problema, precisamos aplicar a equação da alavancagem:
Substituímos os dados que conhecemos na equação:
E resolvemos a incógnita na equação:
A potência deve, portanto, ser aplicada a 20 cm do fulcro.