Explicamos o que é uma alavanca, as forças que utiliza e as variáveis a ter em conta. Além disso, os tipos de alavanca e exemplos.
O que é uma alavanca?
Uma alavanca é uma máquina simples, ou seja, um dispositivo capaz de modificar ou gerar uma força e transmitir deslocamento. É constituído por uma barra rígida de algum material de resistência moderada, que gira livremente sobre um ponto de apoio denominado fulcro.
Uma alavanca pode ser usada para maximizar a força mecânica aplicada a um objeto, aumentar sua velocidade ou a distância percorrida, aplicando uma quantidade proporcionalmente menor de força.
Dependendo da proximidade ou distância do fulcro em relação ao corpo a ser movido, mais ou menos força aplicada será necessária e um efeito maior ou menor será obtido.
Três forças atuam simultaneamente em uma alavanca:
- Potência (P). É a força aplicada voluntariamente na extremidade da alavanca, a fim de gerar uma reação. Pode ser executada manualmente ou por meio de um peso, ou mesmo motores elétricos ou a vapor.
- Resistência (R). É a força a ser vencida pelo poder, ou seja, o peso exercido sobre a alavanca pelo corpo que desejamos mover e que será equivalente, pela Lei de ação e reação, ao exercido sobre ela pela alavanca.
- força de apoio. É a força exercida pelo fulcro na alavanca, igual e oposta às duas anteriores, desde que a barra seja mantida sem movimento no fulcro.
Por sua vez, existem outras duas variáveis a considerar no caso:
- Braço de potência (Bp). É a distância entre o fulcro e o ponto de aplicação da força.
- Braço de resistência (Br). É a distância entre o fulcro e a carga ou o corpo a ser movimentado.
Todos os itens acima estão relacionados através da seguinte fórmula:
P x Bp = R x Bra força do seu braço é igual à resistência do seu.
A alavanca foi inventado na pré-história, e já existem registros na antiguidade mesopotâmica de seu uso para irrigação de cigoñales. A primeira menção escrita de uma alavanca vem de Pappus de Alexandria em seu coleção matemática (340), onde aparece a célebre citação do grego Arquimedes: “Dá-me uma alavanca e moverei o mundo”.
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tipos de alavanca
Existem três tipos de alavanca, dependendo da posição relativa do ponto de resistência, do ponto de força e do fulcro. Cada um tem características diferentes e terá um efeito relativamente diferente.
- Alavanca de primeiro grau. O fulcro está entre a potência e a resistência, conseguindo que a potência aplicada possa ser muito menor que a resistência a vencer, ou seja, maximiza a potência. No entanto, a velocidade transmitida e a distância percorrida pelo corpo são sacrificadas.
- Alavanca de segundo grau. A resistência está entre a potência e o fulcro, então a potência sempre será menor que a resistência, mesmo que não consiga maior deslocamento ou distância percorrida (mas a economia de energia é extremamente útil).
- Alavanca de terceiro grau. A força exercida está entre o ponto de apoio, em uma extremidade, e a resistência, na outra. A força aplicada é maior que a resultante, mas é possível aumentar a velocidade transmitida ou a distância percorrida pelo corpo.
exemplos de alavanca
Alguns exemplos cotidianos de alavanca podem ser:
- Primeira série. A gangorra, a tesoura, a pinça, o alicate, as catapultas.
- Segundo grau. O carrinho de mão, o quebra-nozes, um barco a remo, uma maca de enfermagem, um aparelho de musculação.
- Terceira série. Uma vara de pescar, um chitagrapas, uma pinça de sobrancelha ou a articulação temporo-mandibular do corpo humano.