Experiência 5 Roldanas Fixas e Móveis

Simone Fraiha

Sumário

• 1. Objetivos

• 2. Fundamentos Teóricos

• 3. Material Utilizado

• 4. Atividades Experimentais

1. Objetivos

• Reconhecer que a roldana fixa modifica a direção e o sentido da força aplicada;

• Reconhecer que a roldana móvel modifica o valor (módulo) da força aplicada, podendo também alterar a direção e o sentido desta força.

• Determinar as vantagens mecânicas Vmer, Vmei e Vmd

da máquina simples denominada roldana móvel.

2. Fundamentos Teóricos

• O homem sempre procurou maneiras de facilitar sua vida criando técnicas, ferramentas e dispositivos mecânicos (máquinas) capazes de reduzir esforços ou dar comodidade para uma pessoa na execução da alguma atividade ou trabalho.

Por exemplo: para uma pessoa elevar um caixote é utilizado uma máquina simples chamada de roldana ou polia, na qual a força necessária (motora) é aplicada de maneira mais cômoda e com menos esforço em alguns casos.

2. Fundamentos Teóricos

• O que é uma roldana (polia)

É uma roda com um sulco periférico, dotada de liberdade de giro em torno de um eixo que passa pelo seu centro.

As roldanas se dividem em 2 grandes grupos:

• A roldana fixa

Denominamos de roldana fixa a roldana que tem seu eixo fixado a um suporte tendo apenas a liberdade de girar (rotação).

2. Fundamentos Teóricos

A roldana móvel

• Denominamos de roldana móvel a roldana que é suspensa por intermédio de uma corda ou cabo flexível, tendo a liberdade de girar e de subir ou descer.

• Vantagem mecânica

– A vantagem mecânica estática real (Vmer)

Chamamos de vantagem mecânica estática real a razão entre a força resistente e a menor força motora que equilibra o sistema.

• Obs: A força peso de um conjunto de massas dependuradas é conhecida como força resistente, representada por FR. A força aplicada para levantá-las é conhecida como força motora e é representada por FM.

M

Rmer F

FV

• Vantagem mecânica

– A vantagem mecânica estática ideal (Vmei)

Chamamos de vantagem mecânica estática ideal a razão entre a distância dm percorrida pela força motora e a distância x percorrida pela força resistente.

– A vantagem mecânica dinâmica (Vmd)

Chamamos de vantagem mecânica dinâmica a razão entre a força resistente e a menor força motora que produz um movimento uniforme ao sistema.

xd

V mmei

M

Rmd F

FV

Talha Exponencial

• É um sistema constituído pela associação de roldanas móveis, como indicado na figura:

2

RM n

FF

n

merV 2

sendo n o número de polias móveis.

• A vantagem mecânica real neste caso será:

Moitão ou Cadernal

• É um sistema constituído pela associação de roldanas fixas e móveis, conforme mostra a figura:

mVmer

sendo m o número de fios.

• A vantagem mecânica real neste caso será:

RM

FF

m

3. Material Utilizado

• Painel vertical móvel com duas roldanas fixas, manípulo de fixação, haste principal e tripé apoiado sobre sapatas niveladoras amortecidas;

• Massas acopláveis de 0,5 N

• Ganchos lastro;

• Fio com gancho;

• Roldana móvel com gancho;

• Dinamômetro de 2 N.

4. Atividades Experimentais 4.1 Roldana Fixa

• 4.1.1 Determine o peso (força resistente) do conjunto de massas formado pelo gancho mais 2 massas metálicas usando o dinamômetro e monte o aparato abaixo.

• 4.1.2 Equilibre a sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM.

4. Atividades Experimentais 4.2 Roldana Móvel

• 4.2.1 Determine o valor da força resistente FR (peso) do conjunto formado pela roldana móvel, gancho e 2 massa acopláveis e monte o aparato abaixo:

• 4.2.2 Equilibre a sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM.

• 4.2.3 Exerça uma força motora e desloque a extremidade do fio de comprimento total f de uma distância dm e compare com a distância x percorrida pela força resistente (carga) de uma distância qualquer.

4. Atividades Experimentais 4.3 Talha Exponencial

• 4.3.1 Determine o valor da força resistente FR aplicada pela carga (peso) do conjunto formado pela roldana móvel, gancho e duas massas acopláveis e monte o aparato ao lado:

• 4.3.2 Equilibre a sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM1.

• 4.3.3 Acrescente mais outra polia móvel, repita o passo 2 e meça e anote FM2.

• 4.3.4 Repita o item 4.3.3 outras duas vezes, acrescentando uma polia de cada vez, medindo FM3 e FM4.

4. Atividades Experimentais 4.4 Moitão ou Cadernal

• 4.3.1 Determine o valor da força resistente FR aplicada pela carga (peso) do conjunto formado pela roldana móvel, gancho e duas massas acopláveis e monte o aparato ao lado:

• 4.3.2. Equilibre o sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM1.

• 4.3.3 Dê outra volta com o fio na outra polia fixa e na móvel, repita o passo 2 e meça e anote FM2.

• 4.3.4 Repita o item 4.4.3 outra vez, dando outra volta com o fio na terceira polia fixa e na terceira móvel, meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM3.

5. Tratamento de Dados • Responda as questões:

• Q.1.1 Determine a vantagem mecânica estática real (Vmer) da roldana fixa.

• Q2.1 Determine as vantagens mecânicas da roldana móvel:

a) estática real (Vmer).

b) estática ideal (Vmei) (despreze o atrito)

• Q.3.1 Verifique a equação da talha exponencial e calcule a vantagem mecânica estática real (Vmer).

• Q.4.1 Verifique a equação do cadernal e calcule a vantagem mecânica estática real (Vmer).