Por que na alavanca de 3ª classe (interpotente) a vantagem mecânica é sempre menor que 1?

A potência (esforço) está entre o apoio e a resistência, logo o braço da potência é mais curto que o da resistência. A razão dos braços é menor que 1: não se ganha força; ganha-se deslocamento e velocidade (pinça, vara de pescar).

O peso da própria alavanca entra na conta?

Neste modelo a barra tem peso desprezível. Uma alavanca real pesada produz o próprio momento em relação ao apoio, e é preciso somá-lo à condição de equilíbrio.

Por que o carrinho de mão é alavanca de 2ª classe?

A roda é o apoio, a carga na caçamba fica entre a roda e as mãos, e o esforço vai nas empunhaduras. A resistência está entre o apoio e a potência; a vantagem mecânica é maior que 1.

Como o equilíbrio da alavanca se liga à primeira lei de Newton?

Uma alavanca equilibrada está em repouso e não gira. Para a rotação, o análogo da primeira lei é o momento total em relação ao apoio ser nulo.

Classes de alavancas

Alavancas de 1ª, 2ª e 3ª classes: braços, momento em relação ao ponto de apoio, vantagem mecânica.

Sobre o modelo

As classes de alavancas classificam uma barra que gira em torno de um ponto de apoio fixo. O equilíbrio exige soma de momentos nula. Com forças perpendiculares à barra, τ = rF. A classe depende da ordem relativa do apoio, da resistência (carga) e da potência (esforço). Alavanca de 1ª classe, ou interfixa (gangorra): o apoio fica entre as forças. Alavanca de 2ª classe, ou inter-resistente (carrinho de mão): a resistência fica entre o apoio e a potência; a vantagem mecânica d_pot / d_res pode ser maior que 1. Alavanca de 3ª classe, ou interpotente (pinça, antebraço): a potência fica entre o apoio e a resistência; a vantagem mecânica é menor que 1, mas ganha-se deslocamento. Não entram o atrito no apoio, a massa da barra nem forças oblíquas.

Para quem: Anos finais do fundamental e ensino médio: máquinas simples, momento de uma força, vantagem mecânica.

Conceitos-chave

momento de uma força
ponto de apoio
braço da força
vantagem mecânica
alavanca interfixa
alavanca inter-resistente
alavanca interpotente

Como funciona

As alavancas se distinguem pela posição relativa do ponto de apoio, da resistência e da potência. A barra é horizontal e rígida; os momentos são tomados em relação ao apoio, positivos no sentido anti-horário. 1ª classe, interfixa (gangorra): os dois pesos para baixo, em lados opostos do apoio. 2ª classe, inter-resistente (carrinho de mão): a carga fica entre o apoio e o esforço para cima; a vantagem mecânica ideal d_pot / d_res pode ser maior que 1. 3ª classe, interpotente (pinça, antebraço): o esforço fica entre o apoio e a carga; para o equilíbrio |F_pot| > W_res — ganha-se deslocamento à custa de força. Em «Momento de uma força e equilíbrio» o apoio é móvel, mas não há classes de alavanca.

Fórmulas principais

Σ τ = 0 no equilíbrio · τ = r F⊥ (sinal segundo o sentido de giro)

1ª: m_L g d_L = m_E g d_E · 2ª: F_eff d_eff = W d_load · 3ª: mesma forma, d_load > d_eff

Perguntas frequentes

Por que na alavanca de 3ª classe (interpotente) a vantagem mecânica é sempre menor que 1?: A potência (esforço) está entre o apoio e a resistência, logo o braço da potência é mais curto que o da resistência. A razão dos braços é menor que 1: não se ganha força; ganha-se deslocamento e velocidade (pinça, vara de pescar).
O peso da própria alavanca entra na conta?: Neste modelo a barra tem peso desprezível. Uma alavanca real pesada produz o próprio momento em relação ao apoio, e é preciso somá-lo à condição de equilíbrio.
Por que o carrinho de mão é alavanca de 2ª classe?: A roda é o apoio, a carga na caçamba fica entre a roda e as mãos, e o esforço vai nas empunhaduras. A resistência está entre o apoio e a potência; a vantagem mecânica é maior que 1.
Como o equilíbrio da alavanca se liga à primeira lei de Newton?: Uma alavanca equilibrada está em repouso e não gira. Para a rotação, o análogo da primeira lei é o momento total em relação ao apoio ser nulo.

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