Alavanca

A alavanca é todo equipamento rígido que simplifica o movimento dos corpos, sendo dotada de um ponto de apoio, força potente e força resistente, que dependendo das suas posições podem classificar as alavancas como interfixa, inter-resistente ou interpotente.

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Resumo sobre alavanca

• As alavancas são os aparatos usados para diminuir o esforço feito na movimentação dos corpos.

• Funcionam por causa da relação da força potente, força resistente e as suas distâncias até o ponto de apoio.

• Quanto mais longe for a aplicação da força potente sobre o ponto de apoio do corpo, menos trabalho precisará ser feito.

• Os tipos de alavanca são: alavanca interfixa, alavanca inter-resistente e alavanca interpotente.

• A alavanca é uma ferramenta extremamente importante na simplificação de trabalhos árduos ou que não somos capazes de realizar sozinhos.

O que é uma alavanca?

A alavanca é uma máquina simples que pode ser dotada de eixos fixos ou giratórios que oferecem uma vantagem mecânica, multiplicando a força aplicada sobre um corpo e permitindo a realização de uma tarefa sem grandes esforços. A alavanca é constituída de três elementos, sendo eles os seguintes:

• Força resistente: é a força que o corpo faz para resistir ao movimento.

• Força potente: é a força feita para provocar o movimento de um corpo.

• Ponto de apoio: é o ponto no qual a alavanca rotaciona.

Como funciona a alavanca?

No século III a.C., o polímata Arquimedes de Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.) foi o responsável por explicar como a alavanca funciona; ele afirmou que as alavancas funcionam por causa da relação que existe entre a distância do ponto de apoio, a aplicação da força resistente e a aplicação da força potente. Essa relação é representada matematicamente pela fórmula:

\(F_{\text{p}} \cdot d_{\text{p}} = F_{\text{r}} \cdot d_{\text{r}} \)

• \({F_p}\) → força potente, medida em Newton [N].

• \({d_p}\) → distância da força potente, medida em metros [m].

• \({F_r}\) → força resistente, medida em Newton [N].

• \({d_r}\) → distância da força resistente, medida em metros [m].

De acordo com ela, quanto mais distante empregarmos a força potente sobre o ponto de apoio do corpo, menos esforço terá que ser feito para realizar a atividade.

Quais são os tipos de alavanca?

As alavancas podem ser classificadas em interfixa, inter-resistente ou interpotente.

→ Alavanca interfixa

A alavanca interfixa é a alavanca que possui o ponto de apoio entre a força potente e a força resistente, como na imagem abaixo:

Alguns exemplos de alavancas interfixas são as gangorras, tesouras, martelos e alicates.

→ Alavanca inter-resistente

A alavanca inter-resistente é a alavanca que possui a força resistente entre a força potente e o ponto de apoio, como na imagem abaixo:

Alguns exemplos de alavancas inter-resistentes são os quebra-nozes, carrinhos de mão e abridores de garrafas.

→ Alavanca interpotente

A alavanca interpotente é a alavanca que possui a força potente entre a força resistente e o ponto de apoio, como na imagem abaixo:

Alguns exemplos de alavancas interpotentes são as pinças, cortadores de unhas, varas de pescar e o exercício de musculação chamado de rosca direta com halteres.

Qual a importância da alavanca?

A alavanca é uma ferramenta extremamente importante na simplificação de trabalhos árduos ou que não somos capazes de realizar sozinhos, tais como:

• levantamento, abaixamento ou carregamento de objetos que têm muita massa, como pianos, sofás, automóveis;

• remover tampas massivas ou com dimensões elevadas, como tampas de boeiros;

• recortar, remover ou quebrar objetos, como tesouras, alicates, pinças e quebra-nozes.

Acesse também: Torque — agente da rotação produzido sempre que aplicamos uma força sobre um braço de alavanca

Exercícios resolvidos sobre alavanca

Questão 1

(Acafe) Basicamente, uma alavanca é uma barra que pode girar em torno de um ponto de apoio, chamado de polo. Mesmo no nosso corpo existem muitas alavancas, já que existem muitas partes articuláveis. Na figura a seguir vemos o exemplo de três tipos de alavancas diferentes: no pé (1), no braço/antebraço (2) e na cabeça (3).

A alternativa correta que mostra na sequência (1), (2) e (3) a classificação conforme a posição do ponto de apoio em relação às forças aplicadas é:

A) interfixa, interpotente e inter-resistente.

B) inter-resistente, interfixa e interpotente.

C) interpotente, interfixa e inter-resistente.

D) inter-resistente, interpotente e interfixa.

Resolução:

Alternativa D.

No pé, a força resistente está entre a força potente e o ponto de apoio, então temos uma alavanca inter-resistente; no antebraço, a força potente está entre a força resistente e o ponto de apoio, então temos uma alavanca interpotente; já na cabeça, o ponto de apoio está entre a força potente e a força resistente, então temos uma alavanca interfixa.

Questão 2

(Enem) Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.

Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos?

A) 3.00 kg

B) 3,75 kg

C) 5.00 kg

D) 6.00 kg

E) 15.00 kg

Resolução:

Alternativa E.

Calcularemos a massa da barra obtida pelos alunos, através da fórmula de alavanca, em que a força resistente é a força que o saco de arroz faz e a força potente é a força peso:

\(F_{\text{p}} \cdot d_{\text{p}} = F_{\text{r}} \cdot d_{\text{r}} \)

\(F_{\text{p}} \cdot d_{\text{p}} = F_{\text{arroz}} \cdot d_{\text{arroz}} \)

\(P_{\text{p}} \cdot d_{\text{p}} = P_{\text{arroz}} \cdot d_{\text{arroz}} \)

\(m_{\text{p}} \cdot g \cdot d_{\text{p}} = m_{\text{arroz}} \cdot g \cdot d_{\text{arroz}} \)

\(m_{\text{p}} \cdot 10 \cdot 1 = 5 \cdot 10 \cdot 3 \)

\(m_{\text{p}} \cdot 10 \cdot 1 = 5 \cdot 10 \cdot 3 \)

\(m_{\text{p}} \cdot 10 = 150 \)

\(m_{\text{p}} = \frac{150}{10} \)

\(m_{\text{p}} = 15 \, \text{kg} \)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.