437

No dia a dia voc est acostumado a utilizar diversas ferramentas,

cada uma delas com diferentes tecnologias. O simples gesto de passar

manteiga no po, de fechar o zper de uma bolsa, de abrir a porta de casa ou

de um veculo s possvel graas ao desenvolvimento de tecnologias que a

humanidade faz ao longo de sua existncia.

Para desenvolver novas tecnologias, preciso compreender alguns conceitos

tecnolgicos. Nas prximas pginas, voc conhecer alguns que so bsicos, pois

so encontrados em inumerveis equipamentos, mesmo os mais modernos. Por isso,

so to importantes. Entendendo como eles funcionam, voc ser capaz de aplic-

los e encontrar solues criativas em seus projetos, alm de explorar o mximo o kit

educacional LEGO!

Os conceitos apresentados sero:

Alavancas

Rodas e Eixos

Polias e Roldanas

Plano Inclinado

Engrenagens

Caixa de Reduo

Estruturas

Com eles, voc e sua equipe sero capazes de resolver todos os desa"os com criatividade e

podero explorar ao mximo os kits LEGO!

INTRODUOCONCEITOS TECNOLGICOS E O COTIDIANO

equipe sero capazes

o mximo os kits LEGO!

ou

ue a

itos

cos, pois

os. Por isso,

de aplic-

ximo o kit

438

A alavanca um dos conceitos tecnolgicos mais aplicados, por ser o mais simples. Ela nada mais do que uma barra rgida apoiada, na qual aplicada uma fora. Esta, por sua vez, multiplicada conforme a distncia entre a fora aplicada, o apoio e a carga.

Conforme a posio desses elementos, as alavancas so classicadas em interpotente, inter-resistente ou interxa.

aquela em que o ponto de apoio est entre a fora e a carga. O exemplo mais comum a gangorra.

ALAVANCAS

FORA

CARGA PONTO DE APOIO

ALAVANCA INTERFIXA

439

ALAVANCA INTERPOTENTE

Quando a carga est entre o ponto de apoio e a fora, temos uma alavanca inter-resistente. Um exemplo o carrinho de mo.

No caso da fora estar entre a carga e o ponto de apoio, a alavanca chamada de interpotente. o que acontece na vara de pescar.

ALAVANCA INTER-RESISTENTE

FORA

CARGA

PONTO DE APOIO

PONTO DE APOIO

CARGA

FORA

440

Rodas so objetos circulares que facilitam o transporte de cargas. Eixos so objetos cilndricos, em geral de dimetro menor que o da roda, que unem rodas. Por isso, ambos sempre giram na mesma velocidade e direo.

Se voc tentar empurrar uma grande caixa, perceber que o esforo usado muito grande. Mas, se colocar objetos cilndricos debaixo dela, como troncos de rvore ou cabos de vassoura, a rea de atrito vai diminuir, e o esfora necessrio para mov-la ser muito menor.

RODAS E EIXOS

O mesmo acontece com um veculo que usa rodas: bem mais fcil ele se deslocar dessa forma.

Quanto mais eixos forem adicionados ao conjunto, mais facilmente ser de levar cargas, pois a massa delas ser distribuda de forma uniforme. possvel observar isso em caminhes sem as cargas, nos quais os eixos esto levantados .

Outra caracterstica de rodas e eixos transformar o movimento circular da roda em movimento linear, quando em contato com uma superfcie plana.

441

Rodas e eixos podem ser dependentes ou

independentes.

Dependentes: quando as rodas esto conectadas no mesmo eixo. Nesse caso, elas se movimentam obrigatoriamente com velocidade e sentidos iguais. Ento, h maior

diculdade na hora em que

precisam fazer curvas.

Independentes: quando cada roda tem seu prprio eixo. Nesse caso, cada uma pode

se movimentar em uma velocidade diferente e, se necessrio, sentidos diferentes.

Ento, a mobilidade do veculo aumentada e fazer curvas torna-se mais fcil.

xo. Nesse caso, cada uma pode

cessrio, sentidos diferentes.

urvas torna-se mais fcil.

iguais. Ento, h maior

e na hora em que

azer curvas.

442

Polias e roldanas so basicamente uma roda com um canal, no qual encaixada uma correia

a m de transmitir movimento. Veja a diferena

entre elas.

Polias: a correia no tem contato direto com a

carga a ser movimentada;

Roldanas: facilitam e diminuem o esforo

exercido para deslocar uma carga e a correia

tem contato direto com a carga.

POLIAS E ROLDANAS

Quando duas polias so conectadas

por uma correia, a que recebe o

movimento inicial chamada de polia

de entrada, e a que movida a partir

desse movimento chamada de polia

de sada.

EXEMPLO DE POLIAS

EXEMPLO DE

ROLDANAS

POLIA DE ENTRADA

oda

correia

erena

om a

o

reia

EXEMPLO DE POLIAS

POPOLIA DE ENTRADA

POLIA DE SADA

443

Ao usar polias de tamanhos diferentes, a relao

de velocidade se altera. Por exemplo, ao colocar

duas polias como na gura a seguir, e movimentar

o conjunto, possvel perceber que a polia de sada

tem a velocidade aumentada.

A primeira polia tem dimetro X. Ao dar uma volta completa, movimenta

a outra, que tem dimetro X/2 assim, esta d duas voltas. Nesse caso,

a velocidade da polia de sada duas vezes maior que a de entrada.

Consequentemente, a fora aplicada na polia motora divida por dois na

polia de sada. Em um conjunto de polias assim, a relao de 1:2 (um para

dois): uma volta da motora para duas da de sada.

Se a motora fosse a menor, a relao se inverteria ela seria de 2:1 (dois para

um): duas voltas da motora para uma da de sada.

RELAO DE 1:2 RELAO DE 2:1

POLIA DE ENTRADA POLIA DE ENTRADA

444

Se for necessrio mudar o sentido do movimento entre duas polias, basta usar a correia cruzada, como na imagem ao lado.

o movimento a

CORREIA CRUZADA

Ao utilizar roldanas, o principal objetivo reduzir o esforo que ser feito principalmente para elevar uma carga. Elas podem ser:

- Fixas: quando o eixo da roldana #ca #xo em um suporte. Neste caso, para haver equilbrio, a fora exercida deve ser igual a da carga.

- Mveis: quando o eixo da roldana se desloca conforme a fora exercida. Elas veem associadas a uma #xa. A vantagem que, para haver equilbrio nesse sistema, a fora exercida deve ser metade da fora exercida pela carga.

EXEMPLO DE

ROLDANA FIXA

EXEMPLO DE

ROLDANA MVEL

445

PLANO INCLINADO

Um plano inclinado uma superfcie inclinada em

que uma das extremidades ca mais elevada que a

outra, como, por exemplo, em uma rampa.

Utilizamos a rampa para levar um objeto a determinada

altura, porm com um esforo muito menor do que o necessrio

caso ele fosse erguido verticalmente apenas.

MAIOR ESFORO

MENOR ESFORO

446

Elas so rodas com dentes, que se encaixam si com o objetivo de transmitir movimento e fora entre si com grande ecincia. Elas so comuns em

mquinas de mdio e de grande porte.

Quando duas engrenagens so conectadas,

e uma delas movimentada, seja

manualmente ou com um motor, ela

passa a se chamar engrenagem

motora ou de entrada. Aquela

que movida recebe o nome de

engrenagem de sada.

ENGRENAGENS

porte.

nectadas,

ela

ENGRENAGEM DE ENTRADAENGRENAGEM DE SADA

Quando engrenagens de tamanhos diferentes so conectadas, a relao de

velocidade se altera. Veja a gura a seguir. Quando duas engrenagens so encaixadas

dessa forma, ao movimentar o conjunto, voc vai perceber que a engrenagem de

sada tem a velocidade aumentada.

A primeira engrenagem tem 40 dentes. Ao dar uma volta completa, ela

impulsiona a outra, que d cinco voltas. Assim, a velocidade da engrenagem

de sada cinco vezes maior que a de entrada. Consequentemente, a fora

aplicada na engrenagem motora dividida por cinco na engrenagem de sada.

447

Em um caso assim, dito que a relao de 1:5 (um

para cinco), ou seja: uma volta da motora para cinco da

de sada. Se a montagem for invertida, e a motora for

menor, a relao tambm se inverte. Ela passa a ser de

5:1 (cinco para um): cinco voltas da motora para uma

da de sada.

ENGRENAGEM MOTORAENGRENAGEM MOTORA

RELAO DE 5:1RELAO DE 1:5

Em um conjunto de engrenagens, preciso observar o sentido

do movimento. Em um par de engrenagens, o movimento da

engrenagem de sada contrrio ao movimento da de entrada.

448

Quando o conjunto tem trs engrenagens, ocorre mais

uma inverso de sentido. Assim, a engrenagem de

sada (a terceira) tem o mesmo sentido de movimento da primeira.

Dica importante: Em um conjunto com nmero par de engrenagens, o sentido

do movimento da ltima ser sempre o contrrio do sentido da primeira. Em um

conjunto com nmero mpar de engrenagens, o sentido do movimento da ltima

ser igual ao da primeira.

Existe um tipo de

engrenagem que altera

tambm a direo do

movimento em relao

ao eixo em 90. Ele

usado no volante de

carros e em alguns tipos

de mquina para facilitar

a colocao de motores.

s

r de engrenagens, o sentido

o sentido da primeira. Em um

ntido do movimento da ltima

449

Alm das diferenas entre as engrenagens, existe outro

elemento que trabalha em conjunto com elas: a rosca-

sem-m.

Rosca-sem-m: quando uma rosca-sem-m

associada a uma engrenagem, o sentido do eixo

de sada do movimento desloca 90, assim como nas

engrenagens cnicas, porm a relao de transmisso se

altera de forma a reduzir a velocidade e multiplicar o esforo

aplicado. A relao acontece da seguinte forma:

Rosca-sem-m com uma engrenagem de

40 dentes:

uma da engrenagem.

Rosca-sem-m com uma engrenagem de

24 dentes:

uma da engrenagem.

Nmero de dentes da engrenagem por 1

450

ESTRUTURASUma estrutura qualquer construo na qual

peas individuais so dispostas de maneira a

formar um todo.

ESTRUTURAS NO ARTICULADAS X ESTRUTURAS ARTICULADAS

As articuladas so aquelas em que existe uma conexo que permite mover os elementos

ligados por ela. As no articuladas, como o nome diz, so as estrutura que no tm

qualquer articulao.

Todas as estruturas esto sob a in"uncia de foras externas, como o vento ou a chuva

no telhado de uma casa ou o peso de caminhes passando sobre uma ponte, e internas,

como o peso da prpria estrutura ou o material com que foi construda.

ESTRUTURA

ARTICULADA

ESTRUTURA NO

ARTICULADA

o na qual

maneira a

uncia de foras extternas, como o vento ou a chuva

ADA

As estruturas articuladas

podem ser rgidas ou

"exveis. Uma estrutura

articulada rgida o

tringulo, por exemplo.

Apesar de ter pontos que permitam sua

articulao, o tringulo no muda de forma

quando se exerce presso sobre

uma das

faces.

p

s

ura

lo.

arti

qua

um

fac

451

Para tornar rgida uma estrutura

retangular ou quadrada, basta

adicionar outro elemento

estrutura, de maneira que ela

forme dois tringulos

Mas, quando se faz presso sobre uma das faces

do retngulo articulado, ele exiona e muda

de forma. Se for exercida uma presso em

sentido contrrio, ele volta forma inicial.

ele exiona e muda

a uma presso em

lta forma inicial.