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Sistemas de Roldanas

Os sistemas roldanas são um método simples e manobrável muito usado em transporte de mercadorias pesadas. São simples de mover e de montar quando são necessárias, mas requerem um lugar estável para serem penduradas.

Componentes:

  • roldanas
  • cordas
  • peso
  • apoio

Princípio de funcionamento:

As roldanas, tal como as alavancas, utilizam a vantagem mecânica para levantar cargas. As roldanas são em forma de roda com uma ranhura no centro que permite a passagem de um cordão. Para aumentar a quantidade de peso que pode ser levantada, podem ser utilizadas à mão ou acopladas a um guincho motorizado.

Vantagem mecânica

A vantagem mecânica é uma medida da amplificação da força dada pela utilização de uma ferramenta ou sistema mecânico. Por outras palavras, é a razão entre a força produzida por uma máquina e a força aplicada à mesma, utilizada na avaliação do desempenho de uma máquina.

Tensões numa roldana

Numa roldana, a tensão em ambos os lados da corda é a mesma (T2). A tensão T1 aplicada à corda que prende a roldana ao tecto na figura abaixo tem de ser o dobro de T2 (desprezando o peso da roldana).

Mudança de direcção

Puxar para baixo é mais fácil do que empurrar para cima e, para o conseguir, pode usar uma única roldana para inverter a direcção da força. Vários sistemas usam uma única roldana, como por exemplo, gruas, roldanas para levantar um balde de um poço, içar uma bandeira, e mudar as cortinas das janelas.

Uma roldana só tem uma vantagem mecânica de um (MA = 1). Embora não haja uma vantagem mecânica real, o seu objectivo é facilitar a mudança de direcção.

Como é necessária a mesma quantidade de força, uma roldana não proporciona uma vantagem mecânica real.

Sistema de roldanas simples

No entanto, se forem acrescentadas mais roldanas, é gerada uma vantagem mecânica. Quando se combinam duas roldanas, só é preciso metade da força para levantar. Sistemas de roldanas são muitas vezes usados para elevar objetos grandes e pesados, tais como mobiliário. A carga que o sistema pode levantar é aumentada através da adição de mais rodas. Com uma roldana móvel a vantagem mecânica é de dois (MA = 2).

Sistema simples 3:1

Sistema de roldanas compostas

Quando se combina vários sistemas de roldanas simples, forma-se um sistema de roldanas composto. Na ilustração, dois sistemas – simples e composto – com o mesmo MA = 8 são representados. As vantagens mecânicas de todos os sistemas simples integrados são duplicadas num sistema de roldanas compostas. A sua vantagem mecânica, por outras palavras, é caracterizada como

MA = 2n

O número de roldanas em movimento é assinalado pela letra n. Note-se que a ultima roldana (à direita) não é considerada pois serve apenas para inverter a direção.

Sistema composto 8:1

O MA total de três sistemas 2:1 combinados, como ilustrado no nosso exemplo, é 8:1. Quando um sistema de roldanas simples é comparado com um sistema composto com o mesmo MA, podemos ver que o sistema composto tem menos roldanas. Devido à fricção adicional, um sistema simples é também menos eficiente.

Instruções:

  1. Tente levantar o mesmo peso utilizando os diferentes sistemas de roldanas disponíveis
  2. Consegue calcular a vantagem mecânica para cada um deles?

Links:

Simple pulley systems

Why Snatch Blocks are AWESOME (How Pulleys Work) – Smarter Every Day 228

Mechanical Engineering: Particle Equilibrium (11 of 19) Why are Pulleys a Mechanical Advantage?

Pulley systems – Mechanical devices – Eduqas – GCSE Design and Technology Revision – Eduqas – BBC Bitesize

Pulley Systems – ropebook

How to Calculate First, Second and Third Pulley Systems

System of Pulleys — Mechanical Advantage Calculator • Mechanics • Online Unit Converters