Whatsapp icon Whatsapp

Vantagem mecânica

A chave de rodas é utilizada para desapertar os parafusos da roda do carro
A chave de rodas é utilizada para desapertar os parafusos da roda do carro

Podemos dizer que a maior dificuldade dos motoristas acontece na hora de trocar o pneu do carro. Sabemos que soltar os parafusos da roda do carro não é uma tarefa muito fácil, pois exige um pouco de “força”. Mesmo fazendo uso da chave de roda, ainda assim podemos dizer que é um pouco difícil, pois às vezes os parafusos estão muito apertados.

Em alguns casos, é preciso até mesmo pular em cima da chave de roda para conseguir bambear os parafusos. Assim, percebemos certa facilidade quando pisamos o mais longe possível do eixo de rotação da chave, aumentando, portanto, o torque.

Podemos utilizar outro recurso para desapertar os parafusos: o uso de uma chave de rodas com o cabo maior, que permita aumentar o braço da força e, consequentemente, o torque. Para desapertar os parafusos mais difíceis, os borracheiros costumam encaixar um cano na chave de roda. Depois de tanto esforço inútil, eles aprendem, com a experiência, a aumentar o torque.

Muitas ferramentas que utilizamos no nosso cotidiano reduzem a força necessária para soltar ou apertar porcas, parafusos, cortar fios, etc. Na chave de roda representada na figura abaixo, por exemplo, a força para apertar o parafuso foi aplicada longe do eixo de rotação, que passa pelo ponto O.

Para soltar ou apertar o parafuso da roda com as mãos, sem a chave de roda, precisaríamos de muita força, muito mais do que possuímos. Mas, então, qual é a vantagem de usar a chave de rodas?

Quando utilizamos uma chave de roda para apertar um parafuso, a intensidade da força que ela exerce no parafuso, de acordo com a terceira lei de Newton, é a mesma força que o parafuso exerce na chave de roda. Chamamos de força resistente () aquela que o parafuso aplica na ferramenta, porque representa a força de reação do parafuso a uma força, aplicada diretamente sobre ele pela ferramenta, suficiente para apertá-lo. Já a força que aplicamos na ferramenta é denominada força de ação () ou força potente.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Em Física, definimos a vantagem mecânica (VM) de uma ferramenta, ou de uma máquina, como a intensidade da força resistente () dividida pela intensidade da força de ação (). Matematicamente temos:

Não é prático utilizar dinamômetros para medir a intensidade dessas forças. Por essa razão, vamos definir a vantagem mecânica da chave de roda, por exemplo, com base nas grandezas associadas à estrutura da ferramenta ou do parafuso. Faremos isso com o auxílio do conceito de torque.

O módulo do torque produzido pela força aplicada na extremidade da chave, em relação ao ponto O, é dado por:

τ=Fa.b

Força aplicada na extremidade da chave de roda

Para exercer o mesmo torque com uma força () aplicada diretamente na cabeça do parafuso (ponto P), teríamos:

τ=Fr.r

Esquema da força aplicada na cabeça do parafuso

Como os torques aplicados pela ferramenta e pela mão foram admitidos como iguais, temos:

Finalmente, temos:

Essa expressão pode ser utilizada para determinar a vantagem mecânica em chaves de boca, alicates e chaves de fenda, etc.

Publicado por Domiciano Correa Marques da Silva

Artigos Relacionados

Movimento de descida de um esquiador na neve
Cinemática Escalar
Primeiros conceitos sobre a física, estudo da cinemática escalar.
Um sistema estará em equilíbrio se a soma das forças e a soma dos torques forem nulas
Condições de equilíbrio
Clique aqui e conheça quais são as condições necessárias para que um sistema mantenha-se em equilíbrio. Veja também o que é equilíbrio estático e dinâmico.
Enquanto o cata-vento gira, o ponto A descreve um movimento circular
Definindo a velocidade tangencial de um corpo
Veja aqui como a velocidade tangencial de um corpo em movimento circular uniforme é calculada.
A Dinâmica estuda a origem dos movimentos
Dinâmica
Clique aqui e saiba mais sobre a Dinâmica, ramo da Física que se dedica à compreensão da origem dos diversos movimentos da natureza.
Energia potencial gravitacional
Acesse o texto e confira o que é a energia potencial gravitacional, a fórmula para calculá-la e exercícios resolvidos sobre o tema.
Forças dissipativas
Acesse o texto para saber o que são forças dissipativas, entender a diferença entre forças dissipativas e conservativas, além de conferir exemplos.
Aparelho que utiliza a lâmpada estroboscópica
Lâmpada estroboscópica
Saiba mais sobre a lâmpada estroboscópica e suas aplicações clicando aqui!
Esquema geral para medir a distância de uma estrela
Medindo estrelas
O parsec é uma unidade usada na Astronomia para medir a qual distância as estrelas estão da Terra.
O êmbolo de uma seringa exerce sobre o fluido uma pressão que é transmitida a todos os pontos do líquido
Pressão em um ponto de um líquido
Determinando a pressão exercida em um ponto de um líquido.
Segunda Lei de Kepler
Acesse o texto e saiba mais com nossa introdução sobre a segunda lei de Kepler. Reforce seu aprendizado com um resumo do tema e exercícios resolvidos.
video icon
Geografia
Eras geológicas
Assista à videoaula e entenda o que são as eras geológicas. Conheça e saiba quais são os eventos que marcam cada etapa histórica das eras geológicas.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Videoaula Brasil Escola
Matemática
Área da esfera
Clique para aprender a calcular a área da esfera.
video icon
Videoaula Brasil Escola
Inglês
Estrangeirismo
Nessa videoaula você entende sobre o estrangeirismo na música "Samba do Approach."
video icon
videoaula brasil escola
História
Crise de 1929
A quebra da bolsa de valores de Nova Iorque afetou não só os EUA, como o mundo. Entenda!