Em nosso dia a dia, contamos com máquinas para fazer nosso trabalho por nós. Uma dessas máquinas simples é uma polia fixa. Portanto, veremos como uma polia fixa torna o trabalho mais fácil neste artigo. Vamos continuar lendo !!
Uma polia fixa é usada para ajudar a levantar objetos grandes. Roldanas fixas facilitam o levantamento de objetos com o mesmo esforço, mas em uma direção mais conveniente ou correta.
Antes de ver como um polia fixa facilitar o trabalho, primeiro vamos ver o que é uma polia fixa.
Uma polia fixa:
Uma polia fixa é um dos tipos mais simples de polia. É apenas um disco metálico ou de madeira cuja borda é ranhurada. Em torno dessa borda preparada, uma corda ou barbante é feita para ser passada. O disco com rebordo estriado continua a rodar em torno do eixo, que é fixo, passando pelo seu centro. Assim, uma polia fixa é aquela em que o eixo de rotação sobre o qual a polia gira não muda.
Você pode ter visto uma bandeira sendo hasteada. Polias fixas são usadas em mastros de bandeira para içamento de bandeiras. A polia é fixa, mas a bandeira pode simplesmente ser içada puxando uma das pontas da corda.
Como uma polia fixa torna o trabalho mais fácil: Trabalho, MA, VR e Eficiência
➤ Trabalho de uma polia fixa:
A carga é presa a uma polia fixa por meio de um barbante ou corda. O objeto pesado que pretendemos levantar com a polia é conhecido como carga. Agora, sempre que uma corda ou barbante é esticado ou comprimido, tensão é criado nessa corda.
Conforme você suspende o objeto na corda, ela se estica, causando tensão na corda. Você está aplicando uma força para baixo ao pendurar um objeto. Como resultado, a força de tensão será desenvolvida na direção oposta para contrabalançar o peso do objeto. A carga imposta terá a mesma magnitude que a força de tração criada na corda. No entanto, o Força de tensão e a carga estará em direções opostas. Por isso,
Carga imposta = tensão criada na corda
Se usarmos as letras L e T para representar a carga e a tensão criada na corda, podemos escrever:
∴ L = T… .. (１)
Vamos dar uma olhada no lado oposto da corda agora.
Você está puxando a corda do lado oposto enquanto tenta levantar o objeto. A corda é puxada para baixo aplicando esforços para baixo. Ao puxar a corda, você basicamente a estica. Como resultado, a tensão é criada neste lado também. A tensão criada na corda será proporcional à quantidade de esforço aplicada.
Esforço aplicado = tensão criada na corda
Se usarmos a letra E para representar esforço, podemos escrever:
∴ E = T… .. (２)
Podemos deduzir o seguinte das equações (1) e (2):
∴ L = E… .. (3)
De acordo com a equação acima, no caso ideal de uma única polia fixa, o esforço necessário para levantar o peso é igual à carga. Isso significa que o esforço aplicado não é reduzido ao usar uma polia fixa. Fornece um melhor ângulo de tração e direção para levantar objetos pesados com a mesma força com todo o seu peso.
Se aprofundarmos mais, podemos afirmar que, quando aplicamos o esforço E à corda, ela se move a distância d na direção para baixo e, subsequentemente, a carga L se move a distância d na direção para cima.
➤ Vantagem mecânica de uma polia fixa:
A vantagem mecânica de qualquer máquina é a medição da amplificação da força que a máquina atinge. Em outras palavras, ele exibe quanta saída é amplificada quando a entrada é aplicada à máquina. O movimento ascendente do objeto é a saída, enquanto o esforço que você aplica puxando a corda é a entrada.
Matematicamente, a vantagem mecânica é a relação entre a força de saída e a força de entrada. Assim, para uma polia fixa, a vantagem mecânica é:
Mas como L = E,
∴ MA = 1
Como resultado dessa equação, podemos concluir que, no caso de uma polia fixa, não há ganho mecânico. Portanto, é um provedor de direção, não um multiplicador de força.
➤ Taxa de velocidade de uma polia fixa:
Como o nome sugere, a relação de velocidade é a relação entre a velocidade de entrada e a velocidade de saída na unidade de tempo. A relação de velocidade pode ser representada como a distância percorrida pelo esforço dividido pela distância percorrida pela carga aplicada porque o tempo é constante. Como é a razão das distâncias, é uma quantidade sem unidade.
Se a distância percorrida pela carga L é Ld, a distância percorrida pelo esforço E é Ed, e o tempo gasto por ambos é T, podemos escrever:
Porém, com uma polia fixa, a distância percorrida pela carga L na direção para cima é a mesma que a distância percorrida pelo esforço E na direção para baixo. Assim, para uma polia fixa Ed = Ld, podemos escrever:
∴ VR = 1
➤ A eficiência de uma polia fixa:
Se a carga levantada pela máquina for L e Ld for a distância percorrida pela carga L, então o trabalho realizado na carga pela máquina é trabalho de saída, que pode ser expresso como:
Trabalho realizado em carga = L x Ld
Se o esforço que a máquina aplica é E e Ed é a distância percorrida pelo esforço aplicado E, então o trabalho realizado pelo esforço na máquina é trabalho de entrada, que pode ser expresso como:
Trabalho realizado por Effort = E x Ed
O trabalho realizado na carga L (trabalho de saída) dividido pelo trabalho realizado por meio do esforço E é a eficiência de uma polia fixa (trabalho de entrada).
Assim, para eficiência de polia fixa é:
∴ ???? = 100%
Obtemos eficiência de 100% porque assumimos uma polia fixa sem atrito e massa de cabo desprezível. Mas, na realidade, não é possível não haver atrito entre o cabo e a borda ranhurada do disco.
Como resultado do atrito, E > L, ou seja, MA = 1, mas VR = 1 na realidade. Assim, eficiência ???? < 100%.
Com este post, esperamos ter respondido adequadamente à sua pergunta sobre como uma polia fixa faz o trabalho mais fácil.
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Eu sou Alpa Rajai, concluí meu mestrado em ciências com especialização em Física. Estou muito entusiasmado em escrever sobre minha compreensão da ciência avançada. Garanto que minhas palavras e métodos ajudarão os leitores a entender suas dúvidas e esclarecer o que procuram. Além da Física, sou uma dançarina Kathak treinada e às vezes também escrevo meus sentimentos em forma de poesia. Continuo me atualizando em Física e tudo o que entendo simplifico e vou direto ao ponto para que seja entregue com clareza aos leitores.
