Um sistema de polia simples. p Se você já olhou para a extremidade de um guindaste, ou se você já usou um guincho de motor ou um vir-junto, ou se você já olhou para o cordame de um veleiro, então você viu um bloqueio e ataque em ação. Um bloqueio e talha é um arranjo de corda e roldanas que permite que você troque a força pela distância. Nesta edição de Como as coisas funcionam veremos como funciona um bloqueio e ataque, e também examine vários outros dispositivos de multiplicação de força!
p Nesta figura, se você pretende suspender o peso no ar, deve aplicar uma força para cima de 45 kg na corda. Se a corda tiver 100 pés (30,5 metros) de comprimento e você quiser levantar o peso até 100 pés, você tem que puxar 30 metros de corda para fazer isso. Isso é simples e óbvio. p Agora imagine que você adiciona uma polia à mistura. p Isso muda alguma coisa? Na verdade. A única coisa que muda é a direção da força que você deve aplicar para levantar o peso. Você ainda tem que aplicar 100 libras de força para manter o peso suspenso, e você ainda tem que enrolar 30 metros de corda para levantar o peso de 30 metros. p A figura a seguir mostra o arranjo após adicionar uma segunda polia:
p Esse arranjo realmente muda as coisas de uma maneira importante. Você pode ver que o peso agora está suspenso por duas polias em vez de uma. Isso significa que o peso é dividido igualmente entre as duas polias, então cada um detém apenas metade do peso, ou 50 libras (22,7 quilogramas). Isso significa que se você quiser manter o peso suspenso no ar, você só precisa aplicar 50 libras de força (o teto exerce os outros 50 libras de força na outra extremidade da corda). Se você quiser levantar o peso 30 metros mais alto, então você tem que enrolar o dobro da corda de 0 a 200 pés de corda deve ser puxada para dentro. Isso demonstra uma compensação força-distância. A força foi cortada pela metade, mas a distância que a corda deve ser puxada dobrou.
p O diagrama a seguir adiciona uma terceira e uma quarta polia ao arranjo:
p Neste diagrama, a polia ligada ao peso consiste, na verdade, em duas polias separadas no mesmo eixo, conforme mostrado à direita. Esse arranjo corta a força pela metade e dobra a distância novamente. Para segurar o peso no ar, você deve aplicar apenas 25 libras de força, mas para levantar o peso 30 metros mais alto no ar, você deve agora enrolar 120 metros de corda.
p Um bloco e um equipamento podem conter quantas polias você quiser, embora em algum ponto a quantidade de atrito nos eixos da polia comece a se tornar uma fonte significativa de resistência.
p Você entra em contato com compensações força / distância em todos os tipos de máquinas simples. Por exemplo, uma alavanca é um exemplo desse fenômeno:
p Neste diagrama, uma força F está sendo aplicada na extremidade esquerda da alavanca. A extremidade esquerda da alavanca é duas vezes mais longa (2X) que a extremidade direita (X). Portanto, na extremidade direita da alavanca, uma força de 2F está disponível, mas age pela metade da distância (Y) que a extremidade esquerda se move (2Y). Mudar os comprimentos relativos das extremidades esquerda e direita da alavanca muda os multiplicadores.
p O Gears pode fazer a mesma coisa: p Neste diagrama, a engrenagem da esquerda tem o dobro do diâmetro da engrenagem da direita. Para cada volta da marcha à esquerda, a marcha à direita gira duas vezes. Se você aplicar uma certa quantidade de torque à engrenagem da mão esquerda por meio de uma rotação, a engrenagem da direita exercerá a metade do torque, mas girará duas voltas. p Outro bom exemplo é um sistema hidráulico simples, como mostrado abaixo:
p Suponha que você tenha dois cilindros cheios de água com um tubo conectando os dois cilindros, conforme mostrado. Se você aplicar uma força F ao êmbolo esquerdo, ele cria uma pressão no cilindro esquerdo. Digamos que você aplique uma força para baixo de 10 libras no cilindro esquerdo. Digamos também que o raio do cilindro esquerdo seja de 0,57 polegadas. Portanto, a área do pistão esquerdo é Pi * 0,57 * 0,57 =1 polegada quadrada. Se o raio do cilindro direito for 4 vezes maior, ou 2,28 polegadas, então a área do pistão direito é de 16 polegadas quadradas, ou 16 vezes maior. Se você empurrar o pistão esquerdo para baixo com uma força de 10 libras, então, o pistão do lado direito subirá 1 polegada com uma força de 160 libras. Cilindros hidráulicos de todos os tipos aproveitam este simples efeito multiplicador de força todos os dias.
p Você pode ver que um bloqueio e ataque, Uma alavanca, um trem de engrenagens e um sistema hidráulico fazem a mesma coisa:eles permitem que você amplie uma força diminuindo proporcionalmente a distância através da qual a força ampliada pode atuar. Acontece que esse tipo de multiplicação de força é uma capacidade extremamente útil! Aqui estão alguns dos dispositivos que usam esses princípios simples:
Publicado originalmente em:1º de abril de 2000
