Experimento 4 – Sistema de Polias
Objetivo:
• Trabalhar com polias fixas e móveis, e analisar o funcionamento de sistemas de roldanas.
• Estudar corpos em equilíbrio: Determinar uma força e a força resultante.
• Mostrar como a polia altera a direção e o sentido da força.
• Mostrar de que modo as polias podem ser usadas para economizar esforço
• Observar o deslocamento da carga com relação a força aplicada
• Observar o movimento da carga com velocidade constante em relação à força aplicada
Metodologia
• Utilizar as leis de Newton
• Estudar o funcionamento de uma roldana
• Utilizar um dinamômetro
• Calcular a vantagem mecânica
• Associar roldanas
Fundamento teórico
As polias são consideradas máquinas simples sendo utilizadas desde os primórdios da humanidade com o intuito de diminuir o
esforço físico empregado na realização de uma determinada tarefa. Entre as máquinas simples estão à alavanca e a polia. As
polias, quanto aos modos de operação, classificam-se em fixas e móveis. Nas fixas os mancais de seus eixos permanecem em
repouso em relação ao suporte onde foram fixados. Nas móveis tais mancais se movimentam juntamente com a carga que está
sendo deslocada pela máquina. As polias permitem alterar a direção e o sentido de forças aplicadas em cordas quando estão
fixas.
A força aplicada, chamada força motriz F, é transferida para a carga (força resistente R) através da associação de cabos e
roldanas. Através da aplicação da 2a Lei de Newton determina-se teoricamente a relação entre a força motriz F e a força
resistente R:
n
R
F
2
=, onde n é o nº de polias móveis
Quando são móveis as roldanas permitem duplicar a força aplicada na corda. A figura abaixo mostra os tipos de polias.
(a) (b)
Figura 1
Na roldana fixa, numa das extremidades da corda aplica-se a força motriz F e na outra, a resistência R. Na móvel, uma das
extremidades da corda é presa a um suporte fixo e na outra se aplica a força motriz F --- a resistência R é aplicada no eixo da
polia.
Quando se utiliza uma máquina o interesse é fazê-lo de modo que a força motora seja, de preferência, menor que a força
resistente e com isso, define-se uma grandeza chamada de vantagem mecânica (Vm) de uma máquina que é a proporção entre
os módulos da força resistente e da força motora aplicada.
F
R
Vm=
Na polia fixa a vantagem mecânica vale 1, sua função como máquina simples e apenas a de inverter o sentido da força
aplicada, isto é, aplicamos uma força de cima para baixo numa das extremidades da corda e a polia transmite á carga, para
levantá-la, uma força de baixo para cima. Isso é vantajoso, porque podemos aproveitar o nosso próprio peso (ou um
contrapeso) para cumprir a tarefa de levantar um corpo.
A vantagem mecânica (Vm) exprime a existência ou não da redução de esforço, ou seja:
Vm = 1: não há nem vantagem nem desvantagem mecânica, isto é, não há redução nem acréscimo de esforço para equilibrar ou
deslocar a força resistente.
Vm >1: que é a situação, obviamente, mais interessante pois nesse caso a máquina reduz esforço.
Vm < 1: temos uma desvantagem mecânica neste caso não haverá interesse em se utilizar ou empregar a máquina.
