Quais Sao Os Tipos De Alavanca

O básico que todo mundo já leu na escola, mas esqueceu em uma semana

Alavanca é um corpo rígido que gira em torno de um ponto fixo chamado fulcro. Existe uma força resistente, que é o peso ou carga que você quer mover, e uma força motriz, que é a força que você aplica. A mecânica é isso mesmo, sem mistério. O que define o tipo de alavanca é a posição relativa desses três elementos: o fulcro, a força resistiva e a força motriz. Quando eu estava na universidade fazendo laboratório de física aplicada, lembro de um projeto em que precisávamos montar um sistema de içamento improvisado com barras de ferro e rolos de concreto. O sujeito que montou a estrutura pensou que o material aguentaria, mas não levou em conta que estave usando uma alavanca de segunda classe com o braço motriz muito mais curto que o resistivo. Resultado: a barra entortou na hora. Aprendi naquele dia que a teoria da classe de alavanca é útil, mas o cálculo de torque é o que evita quebrar coisas.

quais sao os tipos de alavanca

Existem três tipos clássicos de alavanca, e cada um tem uma dinâmica diferente que muda completamente como você aplica força e o que consegue fazer com ela. Neste caso, o fulcro fica entre a força motriz e a força resistiva. O exemplo mais óbvio é uma gangorra, mas pense também em um alicate comum, uma tesoura ou uma pedra usada para abrir uma garrafa. A vantagem prática aqui é que você pode alterar a direção da força aplicada. Se você empurra para baixo de um lado do fulcro, o outro lado sobe. Isso é importante em situações onde o espaço acima da carga é limitado e você precisa aplicar força para baixo em vez de puxar para cima. O detalhe que muitos ignoram é que o fulcro não precisa estar exatamente no meio. Se você aproximar o fulcro da carga, o braço resistente encurta e você precisa de menos força motriz para levantar o mesmo peso. O trade-off é que o ponto onde você aplica a força precisa se mover uma distância maior. Eu usei esse princípio para construir uma alavanca caseira para levantar um motor de carro que estava travado no apoio. Coloquei o fulcro a cerca de 20 centímetros do ponto de contato com o motor e apliquei a força no extremo oposto da barra de quatro metros. Com cerca de 80 quilos de força, consegui levantar algo que pesava mais de 150 quilos. A barra flexionou um pouco, mas funcionou.

Alavanca de segunda classe

Aqui, a carga fica entre o fulcro e a força motriz. Uma carrinho de mão é o exemplo clássico. O eixo da roda funciona como fulcro, a carga fica no meio do tabuleiro e você levanta as alças na extremidade oposta. A maioria das pessoas acha que carrinho de mão é só prática, mas ele é mecanicamente vantajoso porque a força motriz sempre atua num braço mais longo que o braço resistente. Isso significa que você consegue levantar cargas maiores do que conseguiria diretamente, e o fulcro (a roda) suporta parte do peso, o que reduz ainda mais o esforço necessário. O problema real com alavancas de segunda classe aparece quando a carga não está centrada. Se você carregar um carrinho e colocrar a maior parte do peso perto das rodas, o sistema funciona bem. Se o peso ficar próximo às alças, a vantagem mecânica desaparece e você acaba fazendo quase o mesmo esforço que carregaria o peso diretamente. Já vi pessoal de construção civil reclamar de fadiga excessiva com carrinhos por causa exatamente desse erro de posicionamento de carga. A solução não é comprar um carrinho mais caro, é simplesmente redistribuir o peso de forma que a maior parte fique próxima ao eixo da roda.

Alavanca de terceira classe

Neste tipo, a força motriz fica entre o fulcro e a carga. O nosso próprio braço é um exemplo perfeito: o cotovelo é o fulcro, o bíceps aplica a força a poucos centímetros dele e a mão segura a carga na extremidade. A desvantagem imediata é que você precisa aplicar mais força do que o peso da carga, o que parece contraprodutivo. Porém, o ganho está na velocidade e na amplitude de movimento. A mão se move muito mais rápido e por uma distância maior do que o ponto onde o músculo se contrai. Ferramentas como pinças, colheres e vassouras são alavancas de terceira classe. Quando você usa uma vassoura, a mão de cima funciona como fulcro, a mão de baixo aplica a força e a vassoura varre o chão na ponta oposta. Parece um desperdício de esforço, mas permite que você cubra uma área grande com movimentos pequenos dos braços. Eu trabalhei num canteiro de obras onde precisávimos remover entulho de um vão estreito com ferramentas longas. Ninguém conseguia atingir o fundo com pás curtas, então usamos hastes metálicas como alavancas de terceira classe para empurrar e arremessar o material. Funcionou, mas ficou claro que a desvantagem mecânica fazia o trabalho cansativo demais para turnos longos.

O que ninguém te conta sobre alavancas na prática

A fórmula da vantagem mecânica é simples: a razão entre o braço motor e o braço resistente. Mas na prática, fatores como flexão da barra, atrito no fulcro e a geometria real do sistema alteram significativamente o resultado. Quando usei uma barra de aço de dois centímetros de diâmetro para alavancar uma laje de concreto, o cálculo teórico dizia que eu precisaria de cerca de 50 quilos de força. Na realidade, a barra flexionou cerca de três centímetros, absorvendo parte da energia e exigindo muito mais força do que o esperado. Substituir a barra por uma de quatro centímetros resolveu o problema, mas o tempo perdido ajustando a configuração inicial foi considerável. Outro ponto importante é que alavancas não criam energia do nada. Elas apenas redistribuem força e deslocamento. Se uma alavanca de primeira classe te dá uma vantagem mecânica de 4 vezes, você aplica um quarto da força, mas precisa mover o braço motor quatro vezes mais longe do que a carga se move. Isso é inegociável. Qualquer pessoa que prometa o contrário está vendendo alguma coisa. O atrito no ponto de fulcro também merece atenção. Em condições ideais, o fulcro é um ponto sem atrito. No mundo real, o atrito consome uma parcela da força aplicada, especialmente se o fulcro for uma superfície irregular ou se houver corrosão. Em sistemas críticos, como guinchos e talhas, o uso de mancais ou rolamentos no fulcro pode recuperar boa parte dessa perda. Em improvisos de obra, passar graxa ou até areia no ponto de apoio faz diferença mensurável no esforço necessário.