Esta atividade deve ser registrada em seu caderno!
MÁQUINAS SIMPLES
Máquinas simples são ferramentas ou instrumentos que facilitam o trabalho e execução de tarefas simples do dia a dia. Como exemplos de máquinas simples podemos destacar as tesouras, abridor de garrafas, saca-rolha, cortador de unha, entre outros, são utensílios domésticos que facilitam a vida diária, diminuindo a força que devemos aplicar para realizar as tarefas comuns.
Todos esses objetos funcionam baseados nos princípios de máquinas simples.
Funcionamento das máquinas simples
Você já assistiu o filme Tempos Modernos? Estreou em 1936, tendo sido interpretado e produzido por Charles Chaplin. Se não assistiu quando puder assista. O filme satiriza situações do cotidiano dos trabalhadores no início do século XX e questiona a relação homem-máquina.
As máquinas que iremos estudar são denominadas máquinas simples, justamente porque suas estruturas são tão simples que às vezes parece estranho chamá-las de máquinas. Apesar desse estranhamento, as máquinas simples, assim como as complexas, nos auxiliam a realizar trabalho.
Alavanca
No século III a.C., o sábio Arquimedes realizou inúmeros experimentos testando o funcionamento das alavancas e descobriu as relações que regem seu funcionamento. Ficou tão entusiasmado que teria afirmado:
“Deem uma alavanca e um ponto de apoio e eu deslocarei o mundo”.
Como você pode ver na ilustração, a alavanca nada mais é do que uma barra rígida (de madeira, metal ou outro material) que se move apoiada sobre algum tipo de suporte, o ponto de apoio.
Nas alavancas podemos identificar alguns elementos: o ponto de apoio, a força potente – que em nosso exemplo é o esforço feito por Arquimedes – e a força resistente, que no caso seria o mundo, ou seja, o objeto que se pretende deslocar. Se fizermos um esquema de alavanca identificaremos ainda: o braço de alavanca da força potente e o braço de alavanca da força resistente. Veja:
Em seus experimentos, Arquimedes concluiu que uma alavanca está em equilíbrio quando:
Fp . dp = Fr . dr
Desse modo, ele percebeu que para manter o equilíbrio da alavanca bastaria aumentar a distância do ponto de aplicação da força ao ponto de apoio e com isso, teoricamente, poderia até deslocar algo tão grande quanto a própria Terra. Deixando um pouco o entusiasmo de Arquimedes de lado, a verdade é que essa propriedade das alavancas é muito útil, e explica porque os mecânicos aumentam o braço das chaves de roda quando precisam retirar os parafusos que prendem a roda.
Tipos de alavancas
As alavancas são classificadas de acordo com a posição de seus elementos. Veja nos esquemas os tipos de alavancas e exemplos de objetos de nosso cotidiano que, na verdade, são alavancas.
Alavancas interfixas: quando o ponto de apoio fica entre a força resistente e a força potente. São exemplos de alavancas interfixas o martelo, a tesoura, etc
Alavancas inter-resistentes: são aquelas em que a força resistente fica entre a força potente e o ponto de apoio. São exemplos de alavancas inter-resistentes o abridor de garrafas, o quebra nozes, carrinho de mão, etc.
Alavancas interpotentes: são aquelas em que a força potente fica entre o ponto de apoio e a força resistente. São exemplos de alavancas interpotentes: as pinças, o cortador de unha, a vassoura, etc.
Roldana
Uma roldana é um disco que gira em torno de um eixo e possui um sulco (fenda), por onde passa algum tipo de cabo.
As roldanas podem ser fixas a um ponto ou móveis e, como toda máquina simples, facilitam o trabalho. Elas podem auxiliar em diversas atividades, você mesmo já deve ter visto roldanas em ação. Veja dois exemplos em que as roldanas fixas facilitam o trabalho: Quando se tira água de um poço, o balde desce ao fundo e volta, graças ao auxílio de uma roldana. Nas cerimônias de hasteamento das bandeiras, lá estão as roldanas fixas, presas ao mastro. Elas redirecionam o sentido de aplicação da força e permitem a subida.
Associação de roldanas
Associação de roldanas
São usadas quando há necessidade de erguer objetos muito pesados. Quando o sistema é formado por uma roldana fixa e diversas móveis, determinamos a força a ser aplicada dividindo a força resistente por 2n, onde n será o número de roldanas móveis do sistema. Assim, quando o número de roldanas moveis for 2, temos dois elevado à segunda potência que é igual a 4, quando for 3, temos dois elevado a terceira potência que é igual a 8 e assim sucessivamente. Veja nos exemplos abaixo algumas situações:
Plano inclinado
Plano inclinado é toda superfície reta que tenha alguma inclinação. Por exemplo, uma ladeira é um plano inclinado.
Observe a acentuada subida. Se, por um lado, um plano inclinado permite o acesso a áreas mais altas com menor esforço, por outro, ele torna o caminho mais longo.
Podemos dizer que quanto menor o ângulo do plano inclinado, maior a distância a ser percorrida, porém menor a força a ser aplicada.
Imagine como seria possível ir do litoral a alguma cidade serrana se não fosse com o uso dos planos inclinados! Teríamos todos de ser alpinistas.
Percebeu como os planos inclinados são importantes? Eles, como todas as máquinas simples, facilitam o trabalho.
Dos planos inclinados derivam-se algumas outras máquinas como a cunha e o parafuso.
As cunhas se formam pela justaposição de dois planos inclinados unidos por suas bases. As lâminas cortantes de facas, machados e cinzéis, utilizam-se de cunhas.
Além de manter unidos pedaços de madeira ou metal, os parafusos auxiliam a executar movimentos, como um banco de piano que sobe e desce com auxílio de um parafuso. Também são parafusos as hélices de navios e aviões, brocas de perfuração e vários outros instrumentos.
História do empuxo (Não há necessidade de registrar esta parte)
Uma das histórias mais famosas a respeito das descobertas de Arquimedes talvez seja a do Teorema de Arquimedes, também chamado de empuxo. Certa vez, o rei Híeron desejou oferecer uma coroa aos seus deuses. Para isso, ele contratou um ourives e deu-lhe uma porção de prata e outra de ouro em pó para que fosse feita uma coroa digna de uma oferta. Ao receber o ornamento, Híeron desconfiou da quantidade de ouro utilizada em sua fabricação e, como não havia provas para incriminar o ourives, pediu a Arquimedes que encontrasse a verdade.
Durante seu momento de banho, o cientista percebeu que, ao mergulhar seu corpo na banheira, o nível da água subia. Então, Arquimedes compreendeu que poderia encontrar a verdade a respeito da coroa. Conta ainda a história que, ao perceber que poderia solucionar a dúvida do rei, o cientista saiu correndo, completamente nu, gritando “Eureka!”, “Eureka!” (“Encontrei!”, “Encontrei!”).
Arquimedes preparou blocos de prata e ouro com o mesmo peso da coroa e, mergulhando um de cada vez em um recipiente com água, observou o aumento nos níveis do líquido. Percebendo que o volume de água deslocado pelos dois blocos era diferente, Arquimedes conseguiu determinar as massas aproximadas de ouro e prata utilizadas na confecção da coroa.
Esse experimento levou o cientista à definição do que hoje chamamos de princípio de Arquimedes: todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força, vertical e ascendente, que é igual ao peso do volume de líquido deslocado pelo corpo. A força a que Arquimedes se referiu é chamada de empuxo.
Arquimedes morreu no ano de 212 a.C., durante a Segunda Guerra Púnica, quando os romanos invadiram sua cidade. Mesmo sob ordens de mantê-lo vivo, um soldado desferiu um golpe de espada contra o inventor.
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