A fisica dos sistemas de polias

Escrito por scott thompson | Traduzido por beatriz palma
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A fisica dos sistemas de polias
Uma polia é uma máquina simples utilizada para levantar objetos pesados (Photos.com/Photos.com/Getty Images)

Uma polia é um instrumento projetado para facilitar o levantamento de uma massa pesada mudando a direção da força que deve ser aplicada para mover o objeto. O tipo mais básico de polia é composto por uma corda e uma roldana, mas existem três tipos diferentes de polias que funcionam com mecanismos um tanto distintos.

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Tipos de polias

Existem três tipos básicos de polias: as polias fixas, as móveis e os sistemas de polias combinadas. A polia fixa consiste em uma roldana pendurada em algo como uma viga, com uma corda enrolada ao seu redor. Uma das pontas da corda é amarrada a um objeto e a outra é puxada para levantá-lo. A polia fixa permanece no mesmo lugar enquanto o objeto é levantado, enquanto que a móvel é pendurada de uma forma que permite sua movimentação. O sistema de polias combinadas é montado enrolando uma única corda entre duas ou mais polias. Alguns cálculos simples de física podem ser utilizados para determinar a efetividade de um sistema de polias.

Polias fixas e móveis

Uma polia fixa não reduz a quantidade de força necessária para erguer um objeto. Ao amarrar uma das extremidades da corda a um bloco de 20 kg, você ainda precisará aplicar, pelo menos, a mesma quantidade de força para levantá-lo ao puxar a outra ponta da corda -- e, na verdade, essa força será ainda maior, já que também é necessário mover a corda e superar a fricção. Em termos físicos, a polia fixa não oferece nenhuma vantagem mecânica. Já as polias móveis permitem que uma carga seja levantada com menos esforço, sendo assim mecanicamente vantajosas. No entanto, elas ainda são menos eficientes que as polias combinadas, que funcionam distribuindo a força entre diferentes seções da corda.

Sistemas de polias combinadas

Os sistemas de polias combinadas funcionam distribuindo a força necessária para mover um objeto. Em um sistema com duas polias, a corda é dividida em três seções. Uma delas vai do teto à primeira polia, em que o objeto está preso. A segunda seção vai da primeira polia à segunda que está mais próxima ao teto. A terceira vai da segunda polia à pessoa que está puxando a corda. Se o objeto pesa 150 kg, normalmente, seria necessária uma força de 150 kg para suspendê-lo. Mas com essa configuração de polias combinadas, cada uma das seções da corda se encarrega de um terço da força, de forma que a força total que o operador precisará aplicar será de 50 kg. Isso pode ser expresso com um cálculo físico: L é igual a F vezes o número de seções da corda, onde L equivale ao peso da carga e F à quantidade de força.

Cálculos

Usando a simples fórmula física L = F vezes o número de segmentos da corda, é fácil calcular a quantidade de força necessária para suspender um objeto pesado com um sistema de polias. Caso a corda de seu sistema de polias esteja dividida em quatro seções, a força aplicada na extremidade puxada será multiplicada por quatro na outra ponta da corda. Por exemplo, se o objeto a ser levantado pesar 500 kg e a força aplicada for de 125 kg, você conseguirá mover o objeto, já que 1.000 = 250 x 4. No entanto, a quantidade que você precisará puxar também será multiplicada pelo mesmo número, de forma que ao invés de puxar, por exemplo, um metro de corda para fazer com que o objeto suba por um metro, você precisará puxar quatro metros de corda para que ele percorra a mesma distância. Por essa razão, os sistemas de polias podem não ser muito eficientes, ainda que proporcionem uma boa vantagem mecânica.

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