As roldanas mudam a direcção da força — Engenharia, 11–13 anos
Uma roldana é uma roda com uma ranhura para uma corda. Uma roldana pode tornar mais cómodo levantar uma carga; várias podem reduzir a força necessária, aumentando a distância de corda puxada.
O que faz uma roldana
Uma roldana permite que uma corda mude de direcção ao passar por uma roda, para puxares de uma forma mais conveniente. Puxar para baixo pode ser mais fácil do que levantar para cima, embora o peso da carga não mude. Uma roldana fixa muda sobretudo a direcção; uma móvel pode repartir a carga por vários troços de corda.
O problema de levantar
Levantar um balde pesado a direito é cansativo e pode ser impossível a partir do chão. As pessoas precisavam de içar velas, pedras de construção e baldes de poços estando num lugar mais seguro ou com melhor apoio. Uma roldana oferece uma direcção de puxar mais conveniente, e um sistema de roldanas troca menos força por mais movimento da corda.
Dois troços de corda
Uma carga de 40 newtons está presa a uma roldana móvel apoiada por dois troços iguais de corda. Passo 1: reparte 40 newtons por 2 troços: 40 ÷ 2 = 20 newtons. Passo 2: num sistema ideal simples, o puxão é de cerca de 20 newtons. Passo 3: para subir a carga 1 metro, puxa cerca de 2 metros de corda. O atrito torna os valores reais um pouco maiores.
O erro compreensível
Parece que um sistema de roldanas dá força de graça: se o puxão é metade, talvez a carga suba a mesma distância sem custo. O que falta é a distância. Tens de puxar o dobro de corda, por isso o trabalho ideal mantém-se igual; o atrito real significa que fazes um pouco mais de trabalho.
Onde aparece
As gruas usam sistemas de roldanas para levantar materiais de construção. Os marinheiros usam-nas para içar e ajustar velas, e as equipas de resgate usam-nas para mover equipamento ou pessoas de forma controlada. A roldana simples de um mastro muda sobretudo a direcção do puxão: puxas para baixo e a bandeira sobe.
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