Tirando vantagem

Você sabe o que uma bicicleta, uma alavanca e uma rampa têm em comum? Dou logo a resposta: são todos objetos que nos permitem tirar proveito de alguma vantagem mecânica. Só que tirar vantagem, aqui, não é o mesmo que trapacear. Estamos falando de um conceito da física!

Vamos pensar primeiro no caso da rampa (ou “plano inclinado”, para os físicos). Digamos que fosse necessário levar um objeto muito pesado, como uma geladeira, para o segundo andar de uma casa que não dispõe de um elevador. Poderíamos, é claro, amarrar uma corda na geladeira e, fazendo muita força, içá-la até o segundo andar. Porém, é muito mais fácil empurrá-la ao longo de uma rampa!

Caminhão de mudanças

O plano inclinado pode nos ajudar, por exemplo, a mover móveis e caixas pesadas para dentro de um caminhão de mudanças (Foto: jonahcoyote / Flickr)

A rampa nos permite fazer menos força, pois não precisamos sustentar o peso todo da geladeira para cima, mas apenas uma parte. Quanto menos inclinada a rampa, menor o peso que teremos que enfrentar. Mas para isso pagamos um preço: para chegar até o segundo andar, precisamos empurrar a geladeira ao longo de uma distância bem maior – quanto menos inclinada a rampa, maior ela é.

Uma coisa parecida acontece com a alavanca. Se precisarmos retirar uma pedra muito pesada do chão do jardim, por exemplo, podemos tentar puxá-la para cima, mas, novamente, como no caso da geladeira, é provável que simplesmente não sejamos fortes o suficiente para conseguir. O jeito é usar a inteligência e tentar tirar proveito da vantagem mecânica oferecida pela alavanca.

A alavanca é simplesmente uma barra rígida apoiada sobre um ponto fixo. Se este ponto fixo estiver no meio da barra (como numa gangorra) não ganhamos nada. Mas, se este ponto estiver bem perto da pedra, ou, o que dá no mesmo, bem longe do ponto onde nós vamos fazer a força, agora temos um ganho, e com uma força muito menor conseguimos mover a pedra.

Ilustração de Aristóteles levantando o mundo com uma alavanca

O filósofo grego Arquimedes, na Antiguidade, teria dito: “Dê-me um ponto de apoio, e eu moverei o mundo”. De fato, com a ajuda de alavancas, levantar pedras e outros objetos pesados fica muito mais fácil (Foto: Wikimedia Commons)

Qual o preço a ser pago nesse caso? Simples: fazer força ao longo de uma distância muito maior. Repare que o trajeto feito pela ponta da barra onde nós estamos fazendo força será muito maior que a distância que a pedra irá subir, pois o ponto fixo está muito perto da pedra.

Já a bicicleta é a mais genial. Seus pedais estão presos a uma engrenagem chamada “coroa”, que gira quando você pedala, arrastando em seu movimento uma corrente que faz girar também a “catraca”, que é a engrenagem presa à roda de trás (veja a figura abaixo).

Engrenagem de bicicleta

A engrenagem da bicicleta permite atingirmos uma grande velocidade com um número reduzido de pedaladas (Ilustração: Claudio Roberto)

Repare, no entanto, que a coroa costuma ser um bocado maior que a catraca. Assim, ao pedalar e fazer a coroa girar uma vez, fazemos a catraca – e, portanto, a roda de trás – girar várias vezes, andando rapidamente para a frente.

Estes são alguns exemplos, mas o princípio da vantagem mecânica está presente em muitos outros objetos do nosso dia a dia. Pesquise como funcionam uma tesoura, um carrinho de mão, uma pinça, uma roldana móvel, um alicate ou um quebra-nozes, por exemplo. Qual é a vantagem mecânica que você encontra?

Matéria publicada em 22.02.2012

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Beto Pimentel

O autor da coluna A aventura da física é apaixonado por essa ciência desde garoto. Hoje, curte também dar aulas e fazer atividades criativas em contato com a natureza e com as outras pessoas.

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