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Experiência 5 Roldanas Fixas e Móveis
Simone Fraiha
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Sumário
• 1. Objetivos
• 2. Fundamentos Teóricos
• 3. Material Utilizado
• 4. Atividades Experimentais
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1. Objetivos
• Reconhecer que a roldana fixa modifica a direção e o sentido da força aplicada;
• Reconhecer que a roldana móvel modifica o valor (módulo) da força aplicada, podendo também alterar a direção e o sentido desta força.
• Determinar as vantagens mecânicas Vmer, Vmei e Vmd
da máquina simples denominada roldana móvel.
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2. Fundamentos Teóricos
• O homem sempre procurou maneiras de facilitar sua vida criando técnicas, ferramentas e dispositivos mecânicos (máquinas) capazes de reduzir esforços ou dar comodidade para uma pessoa na execução da alguma atividade ou trabalho.
Por exemplo: para uma pessoa elevar um caixote é utilizado uma máquina simples chamada de roldana ou polia, na qual a força necessária (motora) é aplicada de maneira mais cômoda e com menos esforço em alguns casos.
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2. Fundamentos Teóricos
• O que é uma roldana (polia)
É uma roda com um sulco periférico, dotada de liberdade de giro em torno de um eixo que passa pelo seu centro.
As roldanas se dividem em 2 grandes grupos:
• A roldana fixa
Denominamos de roldana fixa a roldana que tem seu eixo fixado a um suporte tendo apenas a liberdade de girar (rotação).
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2. Fundamentos Teóricos
A roldana móvel
• Denominamos de roldana móvel a roldana que é suspensa por intermédio de uma corda ou cabo flexível, tendo a liberdade de girar e de subir ou descer.
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• Vantagem mecânica
– A vantagem mecânica estática real (Vmer)
Chamamos de vantagem mecânica estática real a razão entre a força resistente e a menor força motora que equilibra o sistema.
• Obs: A força peso de um conjunto de massas dependuradas é conhecida como força resistente, representada por FR. A força aplicada para levantá-las é conhecida como força motora e é representada por FM.
M
Rmer F
FV
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• Vantagem mecânica
– A vantagem mecânica estática ideal (Vmei)
Chamamos de vantagem mecânica estática ideal a razão entre a distância dm percorrida pela força motora e a distância x percorrida pela força resistente.
– A vantagem mecânica dinâmica (Vmd)
Chamamos de vantagem mecânica dinâmica a razão entre a força resistente e a menor força motora que produz um movimento uniforme ao sistema.
xd
V mmei
M
Rmd F
FV
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Talha Exponencial
• É um sistema constituído pela associação de roldanas móveis, como indicado na figura:
2
RM n
FF
n
merV 2
sendo n o número de polias móveis.
• A vantagem mecânica real neste caso será:
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Moitão ou Cadernal
• É um sistema constituído pela associação de roldanas fixas e móveis, conforme mostra a figura:
mVmer
sendo m o número de fios.
• A vantagem mecânica real neste caso será:
RM
FF
m
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3. Material Utilizado
• Painel vertical móvel com duas roldanas fixas, manípulo de fixação, haste principal e tripé apoiado sobre sapatas niveladoras amortecidas;
• Massas acopláveis de 0,5 N
• Ganchos lastro;
• Fio com gancho;
• Roldana móvel com gancho;
• Dinamômetro de 2 N.
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4. Atividades Experimentais 4.1 Roldana Fixa
• 4.1.1 Determine o peso (força resistente) do conjunto de massas formado pelo gancho mais 2 massas metálicas usando o dinamômetro e monte o aparato abaixo.
• 4.1.2 Equilibre a sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM.
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4. Atividades Experimentais 4.2 Roldana Móvel
• 4.2.1 Determine o valor da força resistente FR (peso) do conjunto formado pela roldana móvel, gancho e 2 massa acopláveis e monte o aparato abaixo:
• 4.2.2 Equilibre a sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM.
• 4.2.3 Exerça uma força motora e desloque a extremidade do fio de comprimento total f de uma distância dm e compare com a distância x percorrida pela força resistente (carga) de uma distância qualquer.
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4. Atividades Experimentais 4.3 Talha Exponencial
• 4.3.1 Determine o valor da força resistente FR aplicada pela carga (peso) do conjunto formado pela roldana móvel, gancho e duas massas acopláveis e monte o aparato ao lado:
• 4.3.2 Equilibre a sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM1.
• 4.3.3 Acrescente mais outra polia móvel, repita o passo 2 e meça e anote FM2.
• 4.3.4 Repita o item 4.3.3 outras duas vezes, acrescentando uma polia de cada vez, medindo FM3 e FM4.
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4. Atividades Experimentais 4.4 Moitão ou Cadernal
• 4.3.1 Determine o valor da força resistente FR aplicada pela carga (peso) do conjunto formado pela roldana móvel, gancho e duas massas acopláveis e monte o aparato ao lado:
• 4.3.2. Equilibre o sistema colocando uma carga na extremidade livre do fio. Meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM1.
• 4.3.3 Dê outra volta com o fio na outra polia fixa e na móvel, repita o passo 2 e meça e anote FM2.
• 4.3.4 Repita o item 4.4.3 outra vez, dando outra volta com o fio na terceira polia fixa e na terceira móvel, meça e anote o valor da força motora (equilibrante) FM3.
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5. Tratamento de Dados • Responda as questões:
• Q.1.1 Determine a vantagem mecânica estática real (Vmer) da roldana fixa.
• Q2.1 Determine as vantagens mecânicas da roldana móvel:
a) estática real (Vmer).
b) estática ideal (Vmei) (despreze o atrito)
• Q.3.1 Verifique a equação da talha exponencial e calcule a vantagem mecânica estática real (Vmer).
• Q.4.1 Verifique a equação do cadernal e calcule a vantagem mecânica estática real (Vmer).