Se a vantagem mecânica é grande, o rendimento também é maior?

Não. A vantagem ideal se calcula sem atrito. O rendimento compara o trabalho útil real com o gasto. Com muito atrito, um mecanismo de alto coeficiente geométrico ainda pode ter rendimento baixo.

Por que o parafuso se trata como plano inclinado?

A rosca é um plano inclinado em hélice em torno da haste. Um giro completo avança o parafuso de um passo p: o caminho longo na circunferência dá grande força axial num deslocamento pequeno. O passo faz o papel da «altura» do plano inclinado.

O que acontece se se gira a roda mais perto do eixo, e não pelo aro?

A vantagem mecânica é a razão entre o raio em que se aplica a força de entrada e o raio do eixo. Um raio de entrada menor reduz essa razão: para o mesmo momento no eixo, precisa-se de mais força.

Para onde vai a força «a mais», se o trabalho ideal não se cria?

A força menor atua num caminho maior. O produto F·s na entrada e na saída, no ideal, é o mesmo. Na tela aparece o coeficiente geométrico, não newtons concretos da carga.

Máquinas simples

Cunha, roda e eixo, parafuso: vantagem mecânica ideal pela geometria, sem atrito.

Sobre o modelo

As máquinas simples trocam força e deslocamento de modo que, no ideal, o trabalho se conserva: W_ent ≈ W_sai («regra de ouro da mecânica»). Cunha: a vantagem mecânica é a razão entre o comprimento e a espessura, ou 1/tan θ, em que θ é o semiângulo. Roda e eixo: do equilíbrio de momentos, a razão dos raios R/r. O parafuso é um plano inclinado enrolado num cilindro: a vantagem ideal é 2πr / p, em que p é o passo da rosca e r o braço da manivela. Não entram atrito, massa dos mecanismos nem deformações: só o coeficiente geométrico.

Para quem: 7º–9º ano: trabalho, vantagem mecânica, regra de ouro da mecânica.

Conceitos-chave

máquinas simples
vantagem mecânica
cunha
roda e eixo
parafuso
passo da rosca
regra de ouro da mecânica

Como funciona

Três esquemas sem atrito. Cunha: vantagem ≈ 1/tan θ. Roda e eixo: F_roda R = F_carga r. Parafuso: em um giro o eixo avança o passo p, trabalho 2πr F_tg ≈ F_ax p. Regra geral: força menor — caminho maior.

Perguntas frequentes

Se a vantagem mecânica é grande, o rendimento também é maior?: Não. A vantagem ideal se calcula sem atrito. O rendimento compara o trabalho útil real com o gasto. Com muito atrito, um mecanismo de alto coeficiente geométrico ainda pode ter rendimento baixo.
Por que o parafuso se trata como plano inclinado?: A rosca é um plano inclinado em hélice em torno da haste. Um giro completo avança o parafuso de um passo p: o caminho longo na circunferência dá grande força axial num deslocamento pequeno. O passo faz o papel da «altura» do plano inclinado.
O que acontece se se gira a roda mais perto do eixo, e não pelo aro?: A vantagem mecânica é a razão entre o raio em que se aplica a força de entrada e o raio do eixo. Um raio de entrada menor reduz essa razão: para o mesmo momento no eixo, precisa-se de mais força.
Para onde vai a força «a mais», se o trabalho ideal não se cria?: A força menor atua num caminho maior. O produto F·s na entrada e na saída, no ideal, é o mesmo. Na tela aparece o coeficiente geométrico, não newtons concretos da carga.

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