As máquinas simples são aparelhos que permitem transformar forças em trabalho.
Quando a máquina está em equilíbrio estático e se negligenciam os atritos, ocorre conservação de trabalho.
Uma alavanca é uma haste rígida, que se movimenta em torno de um ponto fixo O, denominado ponto de apoio. Numa extremidade (B) é exercida uma força resistente R, a resistência. Na outra extremidade (A) exerce-se uma força motriz F. Os braços das alavancas são a distância entre dois ponto de aplicação das forças e o eixo de rotação. Quando é atingido o equilíbrio, os momentos das forças R e F relativamente ao ponto O são iguais. OB.R = OA.F
Tipos de alavancas:
Alavancas de primeira categoria (ou inter-fixas):
O ponto de aplicação é entre as duas forças. São exemplos: as tesouras, as tenazes e diversos tipos de pinças, são conjuntos de duas alavancas deste tipo. O ponto de aplicação da força deve localizar-se o mais próximo possível do eixo de rotação, desde que em equilíbrio se respeite a condição F = R.OB/OA.
Alavancas de segunda classe (ou inter-resistentes):
A força resistente é exercida entre o ponto de apoio e o ponto de aplicação da força motriz. São exemplo deste tipo de alavancas: o carrinho de mão, fatiador, o quebra-nozes. Mais uma vez, a utilização da alavanca diminui a intensidade da força motriz.
Alavancas de terceira classe (ou interpotentes):
A força motriz exerce-se entre o ponto de apoio e o ponto de aplicação da força resistente. É preciso exercer uma força motriz superior à força resistente, mas a deslocação do ponto de aplicação da força motriz é menor do que sem a alavanca. São exemplos as pinças para açúcar, as pinças de esteticista, as pinças de relojoeiro, as morsas ou tornos de bancada.
A aplicação:
As forças aplicadas estão esquematizadas pelo peso das massas ligadas a uma barra rígida de massa negligenciável. Para as alavancas do tipo 2 e 3, uma roldana permite aplicar uma força vertical ascendente numa das extremidades da barra. Os pontos a preto limitam os movimentos da barra em equilíbrio.
Deve-se considerar que há atrito relevante ao nível do eixo de rotação da alavanca, caso contrário, a barra estará sempre (exceptuando na posição exacta de equilíbrio) em contacto com os pontos limitadores de movimento.
Com os botões de selecção, é possível escolher o tipo de alavanca.
O botão [Novo] permite alterar os valores de OA e de OB.
Fazendo deslizar o cursor vermelho com o rato, o valor da massa ligada ao cabo é modificado.
Considera-se que a alavanca está em posição de equilíbrio quando a barra está horizontal.
Desafio: Verifique que a condição OB.R = OA.F é satisfeita.
Analise a intensidade das forças que se exercem ao nível do eixo de rotação em função do tipo de alavanca.
Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Junho de 2011
