RELATÓRIO SOBRE O EXPERIMENTO 3: “MÁQUINAS SIMPLES” COMPROVAÇÃO EXPERIMENTAL DA FUNÇÃO DE ROLDANAS FIXAS E MÓVEIS

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3 - ROLDANA MÓVEL:

Diminuem a intensidade do esforço necessário para sustentar um corpo, pois parte desse esforço é feito pelo teto, que sustenta o conjunto.

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Fonte :http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgJ0YAH/relatorio-maquinas-simples-roldanas

A polia móvel, diferentemente da polia fixa, permite a realização de tarefas com o emprego de uma força de intensidade menor do que seria necessário sem a sua utilização ou com o emprego de uma polia fixa.

A polia móvel que sustenta o bloco, que será elevado verticalmente pelo fio que passa por ela, tracionado pelo operador, quando na condição de imobilidade (em equilíbrio), estaticamente obedece à condição de que:

T1 + T2 = P; como T1 = T2 (fio ideal), logo 2T = P. assim, P = T/2

O fio que passa pela polia fixa, tracionado pelo operador, solicita esta polia para baixo mediante a atuação das tensões no fio:

T2 = T2 (fio ideal) (a força resistente que atua no teto, vale FR = T2 + T2).

A tração no fio, exercida pelo operador, tem valor igual à metade da força peso no bloco, a ser transportado verticalmente (T = P/2). Isto significa que neste tipo de associação, a participação da roldana móvel contribui para que o esforço a ser exercido pelo operador seja menor, ou seja, corresponde a metade do valor do peso do bloco. Em outras palavras, utilizando-se apenas uma roldana móvel, o operador aplica somente metade da força que aplicaria diretamente.

Em compensação, pelo menor esforço exercido pelo operador, este precisa exercer esse esforço ao longo de um comprimento mais longo de fio (será o dobro da altura que o bloco subirá, neste tipo de associação simples).

Para levantamento de objetos muito pesados, pode-se utilizar associações de várias polias móveis. Este tipo de associação de polias recebe a designação de “Tralha Exponencial”, para permitir que a intensidade do esforço a ser aplicado pelo operador seja duplicada em cada polia móvel utilizada no arranjo mecânico. Como por exemplo: o operador da tralha exponencial consegue equilibrar o sistema mecânico constituído por quatro polias móveis com uma forca motora cuja intensidade corresponde a 1/16 do peso do bloco suspenso.

Quando uma polia móvel duplica a intensidade da força aplicada pelo operador, afirma-se que houve uma Vantagem Mecânica (VM) igual a 2, isto porque a intensidade da força aplicada foi duplicada.

Para N polias móveis, a intensidade da força de tração mínima (força motora) a ser exercida pelo operador para elevar um bloco de peso P por ser calculada pelas roldanas móveis. Seguinte expressão:

F (motora) = F resultante (P) / 2N

Onde N é o numero de roldanas moveis.

4 - OBJETIVOS DO EXPERIMENTO

4.1 - Possibilitar, com base nas observações e medições feitas durante a realização do experimento, a concluir que a roldana fixa modifica apenas a direção e o sentido da força aplicada.

4.2 - Determinar as vantagens mecânicas das máquinas simples, denominadas “Roldana Fixas” e “Tralha Exponencial”.

5 - MATERIAS UTILIZADOS

5.1. Conjunto de sustentação principal, formado por haste, tripé com roscas e três sapatas niveladoras e amortecedoras.

5.2. Painel horizontal com sistema de roldanas fixas e móvel.

5.3. Dinamômetro de 2 N

5.4. Conjuntos de massa acopláveis (gancho), massas, cordão com ganchos, régua.

6 – PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

O experimento foi realizado de acordo com os seguintes passos ambos para roldanas fixa e móvel:

6.1. Ajustou-se o suporte para que o mesmo não ficasse inclinado;

6.2. Com o dinamômetro, após ajuste do zero, mediu-se o valor da força resistente FR (peso do conjunto formado pelo gancho lastro e duas massas acopláveis);

6.3. Mediu-se o valor da força equilibrante FM através do dinamômetro preso na extremidade da linha no sentido vertical;

6.4. Com o auxilio da régua milimetrada mediu-se uma distância dM relacionada com a força motriz exercida na extremidade do sistema e a distancia dR relacionada com a força resistente;

6.5. Com o auxilio do dinamômetro mediu-se o menor valor de força necessária para imprimir um movimento retilíneo uniforme à carga. Percebeu-se que este valor é o mesmo valor da força equilibrante medida anteriormente;

6.6. Foram realizados os cálculos como mostrado na seção seguinte.

- RESULTADOS

Polias fixas

- Procedimento 1:

O peso que forma o conjunto com duas massas acopladas ao lastro, possui uma força no dinamômetro igual a 0,68 N.

- Procedimento 2:

Na extremidade do cordão colocamos o dinamômetro na direção vertical por onde passa por uma roldanas fixas do painel e na outra ponta tinha o conjunto com 2 massas. Regulamos lentamente a extremidade do cordão do lado em que estava o dinamômetro até que as massas dependuradas no gancho ficassem na iminência de entrar em movimento e anotamos o valor da força. FM = 0,68 N.

Observa--se que não houve vantagem mecânica, apenas a mudança de direção.

Em seguida mensuramos a distância vertical dm percorrida pelas massas dependuradas no gancho, quando solicitadas pela força motriz FM atuando verticalmente, para elevar a carga de uma distância vertical dr.

dm = 0,55m

- Procedimento 3:

Na extremidade do cordão estava o dinamômetro na direção horizontal que passava pelas duas roldanas fixas do painel e na outra extremidade tinha o conjunto com 2 massas. Regulamos lentamente a ponta em que estava o dinamômetro até que as massas dependuradas no gancho ficassem