Multiplicador de Forças: sistema de polias
As polias são dispositivos mecânicos simples usados para levantar ou mover cargas. Elas funcionam como uma ferramenta que facilita o trabalho de deslocar objetos pesados, aproveitando-se da força aplicada sobre o sistema. Existem dois tipos principais de polias, cada uma com sua função: a polia fixa, que permanece estacionária e altera a direção da força aplicada, e a polia móvel, que se move junto com o objeto permitindo uma distribuição mais eficiente do peso.
Neste sistema, um dos princípios físicos essenciais é a força: ela é necessária para mover ou levantar um objeto e está diretamente ligada ao seu peso, ou seja, quanto maior o peso do objeto maior será a força que o indivíduo precisará aplicar para deslocá-lo. O peso é calculado pela expressão P = m . g, sendo que P é o peso do objeto medido em newtons (N), m é a massa do objeto medida em quilogramas (kg), g é a aceleração devido à gravidade (com valor aproximado de 9,8 m/s²).
Quando falamos de uma polia fixa, a força aplicada é igual ao peso do objeto, enquanto em uma polia móvel, a força necessária é menor, e isso ocorre porque as polias móveis distribuem o peso do objeto entre as várias seções da corda, facilitando o seu levantamento. Neste caso utilizamos a expressão F = P/2N, onde F é a força necessária para o deslocamento e P é o peso do objeto e N representa o número de polias móveis. Dessa forma, o peso é dividido por 2 elevado ao número de polias, tornando o levantamento mais fácil.
Além da força, outro princípio importante é o trabalho que, na Física, está relacionada ao movimento de um objeto quando uma força é aplicada sobre ele. O trabalho é dado pela fórmula: W = F⋅d⋅cos(θ), onde: W é o trabalho realizado medido em joules (J), F é a força aplicada medida em newtons (N), d é o deslocamento do objeto medido em metros (m), e θ é o ângulo entre a direção da força e o deslocamento.
No caso das polias, o trabalho realizado pelo sistema continua o mesmo, seja em uma polia fixa, móvel ou em um sistema de polias combinadas. Isso ocorre devido ao princípio da conservação de energia, que afirma que o trabalho realizado, ou seja, a quantidade de energia usada para levantar um objeto é o mesmo, independentemente de usar uma força maior ou menor, o que muda é a distribuição da força entre os diferentes tipos de polias.
No dia-a-dia, as polias são utilizadas em vários contextos. Por exemplo, em guindastes de construção, as polias ajudam a levantar materiais pesados verticalmente, já em teatros elas são usadas para movimentar cenários e iluminação; nas academias de ginástica a exercer diferentes momentos de força agindo sobre os músculos humanos (figura 4). Esses exemplos demonstram como os sistemas de polias ajudam a levantar ou mover objetos pesados, economizando energia e distribuindo o esforço de maneira mais eficiente.
REFERÊNCIAS:
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HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. Mecânica (vol.1). 9.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
HELERBROCK, Rafael. Força peso. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-peso.htm. Acesso em: 04 Out. 2024.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ, Laboratório de Demonstrações. Associação de roldanas. Disponível em: https://labdemon.ufpa.br/mecanica-dos-solidos/associacao-de-roldanas. Acesso em: 04 Out. 2024.
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