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As máquinas simples trocam força por distância — Física, 11–13 anos

Alavancas, rampas e roldanas facilitam tarefas ao mudar a forma como uma força é usada. Física, 11–13 anos.

Ideia

Uma máquina simples não cria energia. Muda a intensidade ou a direcção de uma força, permitindo muitas vezes usar uma força menor ao longo de uma distância maior. Uma rampa, uma alavanca, uma roldana e uma roda com eixo são exemplos conhecidos.

Porquê

Levantar directamente um objecto pesado pode ser demasiado difícil para uma pessoa. As pessoas inventaram rampas, alavancas e roldanas para distribuir o esforço ou mudar a sua direcção. O problema não desaparece: o objecto continua a precisar da mesma energia, mas a tarefa torna-se possível.

Exemplo resolvido

Uma caixa de 60 N tem de subir 1 m. Com uma rampa, empurras a caixa 3 m ao longo da inclinação, ignorando o atrito. A força ideal é 60 × 1 ÷ 3 = 20 N. Usas menos força, mas ao longo de uma distância três vezes maior.

Erro comum

É tentador pensar que uma máquina oferece algo de graça: menos força teria de significar menos trabalho. Uma rampa parece mais fácil porque a força é menor, mas percorres uma distância maior e o atrito pode exigir esforço extra. As máquinas reorganizam a tarefa; não fornecem energia grátis.

Uso

Carrinhos de mão, mudanças de bicicleta, chaves de fendas e rampas para cadeiras de rodas usam esta ideia. Uma rampa de carga permite mover equipamento para cima com um empurrão menor, enquanto as mudanças podem trocar velocidade por força de rotação. Os designers escolhem o compromisso adequado à tarefa.

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