Uma máquina simples é um dispositivo mecânico que utiliza força e movimento para realizar trabalho. São ferramentas básicas utilizadas para multiplicar ou alterar a direção de uma força aplicada, facilitando a execução do trabalho.
Existem seis tipos principais de máquinas simples: a alavanca, a polia, a roda e o eixo, o plano inclinado, a cunha e o parafuso. Cada tipo de máquina simples utiliza uma força aplicada para realizar um trabalho específico, como levantar um objeto pesado, mover uma carga ou dividir um objeto em duas partes.
Muitas ferramentas e dispositivos utilizam esses tipos de máquinas em seus projetos. Compreender estes tipos de máquinas é fundamental para a engenharia e a tecnologia, e tem sido fundamental para a criação da maioria das invenções e dispositivos que usamos hoje.
As máquinas simples enquadram-se no campo da mecânica da física, especialmente no ramo da mecânica que se concentra na cinemática e na dinâmica dos objetos em movimento e nos princípios físicos que os governam.
Funções de máquinas simples
Cada máquina simples possui funções específicas que facilitam o trabalho.
Algumas das funções mais importantes desses dispositivos são as seguintes:
- Multiplicar a força : Uma das principais funções das máquinas simples é aumentar a força que aplicamos. Ferramentas como a alavanca, o guincho e o macaco hidráulico permitem-nos aplicar uma pequena força numa extremidade da máquina para gerar uma força muito maior na outra extremidade. Isto é especialmente útil quando se trata de levantar ou mover objetos pesados.
- Mude a direção da força : Muitas máquinas simples, como a polia, nos permitem mudar a direção na qual aplicamos uma força. Por exemplo, em vez de ter que levantar uma carga pesada, podemos usar uma polia para puxar uma corda para baixo, o que é muito mais fácil e seguro.
- Modifique a velocidade e o controle do movimento : Algumas máquinas simples, como o plano inclinado ou a cunha, nos ajudam a controlar a velocidade e o movimento de um objeto. Um plano inclinado, por exemplo, permite que um objeto se mova para baixo mais lentamente, tornando seu movimento mais seguro e exigindo menos esforço do que levantá-lo repentinamente ou empurrá-lo diretamente.
Tipos de máquinas simples
Existem seis tipos principais de máquinas simples:
- A alavanca : É uma barra rígida que gira em torno de um ponto fixo denominado fulcro . Dependendo da localização do fulcro, da força aplicada e da carga, uma alavanca pode multiplicar a força, mudar a direção da força ou aumentar a distância sobre a qual a força é aplicada. Um exemplo cotidiano é um puxador de pregos, onde uma pequena força pode gerar uma grande força para remover um prego.
- O plano inclinado : Este tipo de máquina consiste em uma superfície inclinada que facilita a movimentação de objetos pesados de um nível para outro. Um plano inclinado reduz a quantidade de força necessária para levantar um objeto, permitindo que ele seja movido ao longo de uma encosta, em vez de ser levantado diretamente na vertical. Rampas, utilizadas para elevar cargas em veículos ou edifícios, são exemplos clássicos de planos inclinados.
- A polia : A polia é uma roda com um canal ou ranhura por onde passa uma corda. O uso de uma polia permite alterar a direção da força aplicada, facilitando o levantamento de objetos. Ao combinar várias polias em um sistema chamado talha , podemos reduzir bastante a quantidade de força necessária para levantar um objeto pesado. As polias são essenciais em guindastes, sistemas de elevação e elevadores.
- O parafuso : O parafuso é, essencialmente, um plano inclinado enrolado em espiral em torno de um cilindro. É usado para segurar ou levantar objetos e converte o movimento rotacional em movimento linear. Ao girar um parafuso, uma grande força é exercida na superfície onde ele é inserido, tornando-o uma ferramenta essencial na construção e na marcenaria.
- A cunha : A cunha é um dispositivo de formato triangular, com base larga e ponta afiada. Sua principal função é dividir objetos concentrando a força em um ponto específico. Ferramentas como facas, machados ou cinzéis usam o princípio da cunha para cortar ou separar materiais com um esforço mínimo.
- O guincho : O guincho (às vezes chamado de eixo da roda) é uma máquina simples que consiste em um cilindro em torno do qual uma corda ou cabo é enrolada. Ao girar o cilindro, a corda é enrolada ou desenrolada, permitindo que objetos sejam levantados ou movidos com menos esforço. Os antigos poços de água usavam um guincho para levantar o balde do fundo do poço, e ainda hoje é usado em guindastes e mecanismos de elevação.
Exemplos de máquinas simples
Aqui estão alguns exemplos comuns de máquinas simples e como elas são usadas:
Alavanca
- Tesoura : Cada braço é uma alavanca de primeiro tipo, tendo o parafuso como fulcro, multiplicando a força aplicada aos materiais cortados.
- Martelo de pregos : A parte traseira funciona como alavanca, ajudando a extrair os pregos com menos esforço.
- Chave de porca : cabo longo permite que mais força seja aplicada para afrouxar ou apertar porcas.
- Abridor de garrafas : Utiliza a borda da garrafa como ponto de apoio, facilitando a remoção da tampa com um pouco de força.
plano inclinado
- Rampas : Facilitam a movimentação de objetos pesados a maiores alturas sem a necessidade de levantá-los diretamente.
- Escadas : Plano inclinado em forma de degraus, que reduz o esforço necessário para subir a diferentes níveis.
- Slides : Permitem descer de forma controlada, utilizando a gravidade para facilitar o movimento.
Polia
- Guindastes : Utilizam sistemas de polias para levantar materiais pesados, reduzindo a força necessária.
- Elevadores : Polias que movimentam carros de elevadores, facilitando o transporte vertical em edifícios.
- Cortinas : As roldanas permitem abrir e fechar cortinas pesadas puxando uma corda.
Parafuso
- Parafusos para carpintaria : Convertem o movimento rotativo em movimento linear, segurando os objetos com firmeza.
Cuña
- Facas : O formato afiado da cunha permite que a força seja concentrada em um ponto para cortar materiais.
- Pregos : Facilitam a inserção em superfícies concentrando a força em sua ponta.