Explicamos o que é uma alavanca, as forças que utiliza e as variáveis a considerar. Além disso, tipos de alavancas 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 composto por uma barra rígida feita de algum material moderadamente resistente, que gira livremente sobre um ponto de apoio denominado fulcro.
Uma alavanca pode ser utilizada para maximizar a força mecânica aplicada a um objeto, aumentando sua velocidade ou a distância que ele percorre, por meio da aplicação de uma quantidade de força proporcionalmente menor.
Dependendo da proximidade ou distância do fulcro do corpo a ser movido, será necessária mais ou menos força aplicada e um efeito maior ou menor será alcançado.
Três forças atuam simultaneamente em uma alavanca:
- Potência (P). É a força aplicada voluntariamente na extremidade da alavanca, para gerar uma reação. Pode ser executado manualmente ou por meio de peso, ou ainda motores elétricos ou a vapor.
- Resistência (R). É a força a ser vencida pela potência, ou seja, o peso exercido sobre a alavanca pelo corpo que desejamos mover e que será equivalente, pela Lei da ação e reação, ao peso exercido sobre ele pela alavanca.
- Força de apoio. É a força que o fulcro exerce sobre a alavanca, igual e oposta às duas anteriores, pois a barra fica apoiada sem se mover no fulcro.
Por sua vez, existem outras duas variáveis a considerar no caso:
- Braço de força (Bp). É a distância entre o fulcro e o ponto de aplicação do poder.
- Braço de resistência (Br). É a distância entre o fulcro e a carga ou corpo a ser mobilizado.
Todos os itens acima estão relacionados através da seguinte fórmula:
P x PA = 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 cisnes. A primeira menção escrita de uma alavanca vem de Pappus de Alexandria em seu Coleção matemática (340), onde aparece a famosa citação do grego Arquimedes: “Dê-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 potência 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, garantindo que a potência aplicada pode ser muito menor que a resistência a vencer, ou seja, maximiza a potência. Porém, a velocidade transmitida e a distância percorrida pelo corpo são sacrificadas.
- Alavanca de segundo grau. A resistência está entre a potência e o fulcro, portanto a potência será sempre 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 potência exercida se dá entre o ponto de apoio, em uma extremidade, e a resistência, na outra. A força aplicada é maior que a resultante, mas a velocidade transmitida ou a distância percorrida pelo corpo aumenta.
Exemplos de alavanca
Alguns exemplos cotidianos de alavancagem podem ser:
- Primeira série. A cadeira de balanço, a tesoura, a pinça, o alicate, as catapultas.
- Segunda série. O carrinho de mão, o quebra-nozes, o barco a remo, a maca de enfermagem, o aparelho de elevação.
- Terceira série. Uma vara de pescar, uma quitagrapas, uma pinça de sobrancelha ou a articulação temporo-mandibular do corpo humano.