Aula 04 Alavancas e Cargas Mecânicas

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14/08/2015
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Cinesiologia e Biomecânica
Unidade 02 - Aula 04
Princípios da Mecânica 
Aplicados ao movimento
Prof. Ms. Dante Wanderley Lima de Oliveira
O Que é uma Alavanca?
É uma máquina simples que consiste de
uma barra relativamente rígida que pode
rodar ao redor de um eixo pela aplicação
de uma força (HALL, 1999).
Importância das Alavancas
“Dê-me um lugar para
me firmar e um ponto
de apoio para minha
alavanca, que eu
deslocarei a Terra”
(Arquimedes, cientista
grego do século III
D.C.).
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Torque ou Momento de força
� Força rotatória equivalente à força linear.
� Efeito rotatório criado por uma força
aplicada.
� O torque é o produto da força aplicada
pela distância perpendicular da linha de
ação da força ao eixo de rotação.
T = F x d
= MOVIMENTO EM DIREÇÃO DA FORÇA 
= MOVIMENTO EM DIREÇÃO DA 
RESISTÊNCIA
= EQUILIBRIO DAS FORÇAS
TORQUE OU MOMENTO DE FORÇA
• É o efeito de uma força que causa uma rotação.
• A quantidade de torque que ocorre em um 
movimento depende da quantidade de força 
produzida multiplicada pelo comprimento do braço 
de força
F x BF > R x BR
F x BF < R x BR
F x BF = R x BR
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COMPONENTES DAS ALAVANCAS 
� As alavancas são compostas por uma 
barra rígida, onde atuam três forças: 
Ponto de apoio, eixo ou fulcro (∆)
Força aplicada ou Potência (FA)
Resistência a ser equilibrada ou 
elevada (FR).
Distância entre os componentes 
� A distância entre o ponto de aplicação da 
resistência e o fulcro, denomina-se de 
braço de resistência (BR); 
� A distância entre o ponto onde a força 
será aplicada e o fulcro, denomina-se de 
braço de força (BF). 
VANTAGEM MECÂNICA
� A equação para cálculo da vantagem 
mecânica (VM) é:
COMPRIMENTO DO BRAÇO DE FORÇA (BF)
VM = 
COMPRIMENTO DO BRAÇO DE RESISTÊNCIA (BR)
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Vantagem mecânica
Vantagem mecânica
Tipos de alavancas
1ª CLASSE OU INTERFIXA
2ª CLASSE OU INTERRESISTENTE
3ª CLASSE OU INTERPOTENTE
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Alavancas de 1ª Classe ou Interfixa
ALAVANCAS DE 1ª CLASSE 
(INTERFIXAS)
Exemplo de alavancas de 1ª classe 
(interfixas)
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Exemplo de alavancas de 1ª classe 
(interfixas)
Exemplo de alavancas de 1ª classe 
(interfixas)
Exemplo de alavancas de 1ª classe 
(interfixas)
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Exemplo de alavancas de 1ª classe 
(interfixas)
Alavancas de 2ª Classe ou Interresistente
ALAVANCAS DE 2ª CLASSE 
(INTER-RESISTENTES)
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Exemplo de alavancas de 2ª classe 
(interresistente)
Exemplo de alavancas de 2ª classe 
(interresistente)
Alavancas de 3ª Classe ou Interpotente
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ALAVANCAS DE CLASSE III 
(INTERPOTENTES)
Exemplo de alavancas de 3ª classe 
(interpotente)
Exemplo de alavancas de 3ª classe 
(interpotente)
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AS ALAVANCAS DO CORPO 
HUMANO 
�Quando um músculo está fixado ao
esqueleto, a natureza e o local da
inserção determinará a força,
velocidade e amplitude de movimento
produzido.
ALAVANCAS DE 1ª CLASSE
ALAVANCAS DE 2ª CLASSE
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ALAVANCAS DE 2ª CLASSE
ALAVANCAS DE 3ª CLASSE
ALAVANCAS DE 3ª CLASSE
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Como aplicar o sistema de 
alavancas
� Qual a força necessária que teríamos que
fazer (Potência) para erquer uma pedra
(Resistência) de 500Kg, sabendo-se que a 
distância do braço de resistência da 
alavanca até o ponto de apoio mede 0,30m e 
a distância do braço de potência até o ponto
de apoio mede 1,20m?
� Dados:
Braço de resistência = 0,30m
Braço de potência = 1,20m
Força potente = ?
Massa = 500Kg 
(500.10=5000N)
Obs.: Para transformar peso 
em Kg para força em N 
(Newton) basta multiplicar
por 10.
• Concluímos que essa alavanca é do tipo interfixa e como a
vantagem mecânica é maior que 1, privilegia a força.
Resolução:
Fp.Bp=Fr.Br
Fp.1,20=5000.0,30
Fp.1,20=1500
Fp= 1500÷1,20
Fp= 1.250N ou 125Kg
Calculando a Vantagem Mecânica:
Vm= Braço de potência
Braço de Resistência
Vm= 1,20 
0,30
Vm= 4N ˃ 1
Mecânica dos Materiais 
Biológicos ou Biomateriais
Cargas Axiais
� Compressão ou 
esmagamento
� Tensão ou tração
Cargas Não-Axiais
� Cisalhamento ou 
deslizamento.
� Torção ou rotação
� Inclinação ou 
curvamento
Cargas mecânicas: Forças que atuam sobre as 
estruturas biológicas.
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Cargas Mecânicas que Agem no 
Corpo Humano: Axiais.
1. Compressão
� Força de esmagamento
2. Tensão ou Tração
� Força de estiramento
Cargas Mecânicas que Agem no 
Corpo Humano: Não-axiais.
3. Cisalhamento
� Força de deslizamento
4. Torção
� Força de rotação
Cargas Mecânicas que Agem no 
Corpo Humano:
5. Inclinação
� Força assimétrica de 
esmagamento e estiramento
6. Cargas Combinadas
� Força com mais de uma 
forma de carga pura
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Tipos de solicitações mecânicas
As forças se propagam pelo corpo
Deformações Elásticas e 
Plásticas 
� Plasticidade: Implica em deformações 
permanentes ou “temporariamente 
permanentes”. 
� Materiais podem sofrer deformações 
plásticas quando são carregados além dos 
seus limites elásticos. As deformações 
plásticas podem vir acompanhadas de 
falha ou ruptura.
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Deformações Elásticas e 
Plásticas 
� Elasticidade: É a habilidade do material 
em retornar a seu tamanho e forma 
original quando as cargas são removidas.
� Ponto de cessão: É o ponto em que o 
material passa da condição elástica para a 
plástica. Cada biomaterial (osso, tendão, 
cartilagem, músculo, etc...) apresenta um 
diferente ponto de cessão.
Ação das Cargas
a) Cargas Repetitivas
� Carga subaguda
� Magnitude relativamente baixa
� Provoca micro-traumas
b) Cargas Agudas (traumáticas)
� Carga intensa
� Magnitude alta
� Provoca macro-traumas
OBRIGADO!!!