Máquinas & Mecanização Agrícola (APOSTILA)

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APOSTILA DE MÁQUINAS E MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
Página 
CAPÍTULO 1 – Introdução ao estudo das fontes de potência ............................ 4 
1.1 Consumo de energia pelo homem ............................................................. 4 
1.2 Métodos de conversão de energia ............................................................. 5 
1.2.1 Conversores eólicos e hidráulicos ............................................................ 6 
1.2.2 Conversores térmicos de combustão externa e interna ........................... 7 
1.2.3 Conversores termonucleares ................................................................... 9 
1.2.4 Pilha de combustível, conversores termossolares, 
magnetodinâmico e reator termonuclear ................................................. 9 
1.3 Fontes de potência para a agricultura ...................................................... 10 
1.3.1 Constituição geral das máquinas motoras ............................................. 10 
1.3.2 Rendimento na conversão de energia .................................................... 11 
1.3.3 Tipos de fontes de potência para uso na agricultura .............................. 12 
1.4 Noções elementares de mecânica ........................................................... 13 
1.4.1 Objetivos e subdivisões .......................................................................... 13 
1.4.2 Força, trabalho, energia e potência ........................................................ 15 
CAPÍTULO 2 – Formas de Mecanização .......................................................... 26 
CAPÍTULO 3 – Animais domésticos como fontes de potência ......................... 28 
3.1 Formas de utilização ................................................................................ 28 
3.2 Capacidade de trabalho em tração .......................................................... 30 
3.3 Escolha de animais em função da espécie .............................................. 30 
3.4 Escolha em função da raça ...................................................................... 32 
3.5 Jornada dos animais e número de cabeças da tropa de serviço .............. 34 
3.6 Rendimento termomecânico ..................................................................... 34 
3.7 Formas de atrelamentos e arreios ............................................................ 36 
3.8 Implementos para tração animal .............................................................. 36 
CAPÍTULO 4 – Tratores Agrícolas .................................................................... 38 
4.1 Constituição geral dos tratores ................................................................. 38 
4.2 Classificação dos tratores ........................................................................ 40 
4.2.1 De acordo com o tipo de rodado ............................................................ 40 
4.2.2 De acordo com a conformação do chassi .............................................. 42 
3 
 
 
 
4.3 Funções das principais partes constituintes do trator ............................... 44 
CAPÍTULO 5 – Órgão de acoplamento............................................................. 47 
5.1 Categorias de máquinas e implementos de acordo com o tipo de 
acoplamento ao trator .............................................................................. 47 
5.2 Acoplamento por barra de tração ............................................................. 48 
5.3 Características do acoplamento com levantamento ................................. 48 
5.4 Acoplamento com braços convergentes. Engate de três pontos .............. 49 
CAPÍTULO 6 – As máquinas agrícolas ............................................................. 51 
6.1 Preparo primário ou inicial do solo ........................................................... 51 
6.2 Procedimentos preliminares ..................................................................... 52 
6.2.1 Avaliação global do terreno .................................................................... 52 
6.2.2 Levantamento detalhado das condições do local ................................... 53 
6.2.3 Classificação dos tipos de vegetação .................................................... 53 
6.2.4 Esquema de operações mecanizadas no desbravamento ..................... 55 
6.2.5 Esquema de operações mecanizadas no preparo convencional do 
solo ........................................................................................................ 56 
4 
 
 
 
Capítulo 1 
 
Introdução ao estudo das fontes de potência 
 
A engenhosidade do homem na manipulação das diversas fontes de energia 
disponíveis na Terra influi fortemente na sua capacidade de sobrevivência e no seu 
desenvolvimento social. O primeiro passo nesse sentido verificou-se quando aprendeu a 
usar o fogo, para seu próprio aquecimento. Enquanto os demais seres vivos continuam a 
condicionar seu comportamento ás restrições impostas pelas variações do meio, a 
habilidade inversa de alterar substancialmente o meio ambiente pertencente unicamente 
ao homem. Ele mesmo se introduz no ciclo natural da energia, convertendo formas menos 
desejáveis em uma mais desejável, ou seja, capim em carne, carvão em calor, queda-
d’água em eletricidade, etc. E, à medida que as sociedades se desenvolvem, cria 
crescentes dependências energéticas. 
 
1.1 Consumo de energia pelo homem 
 
O suprimento de alimentos, o conforto físico e a elevação dos padrões de vida, além 
das atividades elementares à sobrevivência, estão diretamente associados à capacidade 
de conversão da energia disponível na natureza em trabalho útil. A Fig. 1.1 ilustra, 
graficamente, o aumento exponencial do consumo diário de energia, para seis estágios 
evolutivos do desenvolvimento social humano. 
 
 
Figura 1.1. Consumo diário de energia, per capita, para sociedades em seis estágios de 
desenvolvimento humano. A área com hachura do Estágio VI corresponde ao consumo 
sob a forma de energia elétrica. Adaptado de: Cook., “The Flow of Energy in a Industrial 
Society”. Sc. Am., 224 (3), 1971. 
5 
 
 
 
 
O homem primitivo (no leste da África, há 1 milhão de anos) do Estágio I consumia 
apenas a energia dos alimentos ingeridos crus, representando cerca de 2 mil kcal/dia. O 
homem das palafitas e choupanas (na Europa, há 100 mil anos) do Estágio II, se 
alimentado mais e utilizando o fogo para cocção de alimentos e aquecimento ambiental, 
para consumir 5 mil kcal/dia. No Estágio III, das sociedades agrícolas primitivas, o uso de 
animais domésticos para alimentação e no trabalho de cultivo aumenta o consumo diário 
para 12 mil kcal. 
 As sociedades agrícolas mais avançadas (no noroeste da Europa, no século XV) do 
Estágio IV, já se utilizando do carvão, de energia hidráulica, eólica e de animais 
domésticos para transporte, alcançam níveis de consumo da ordem de 26 mil kcal/dia per 
capita. No estágio V, por ocasião da revolução industrial de baixa tecnologia (Inglaterra, 
em 1875), o consumo do homem industrial passou a 77 mil kcal/dia. Finalmente, a atual 
revolução industrial de alta tecnologia levou o homem tecnológico do Estágio VI a 
consumir cerca de 230 mil kcal/dia (E.U.A. e, 1970). 
 A utilização da energia depende de dois fatores: disponibilidade de potencial 
energético e capacidade tecnológica para convertê-lo em calor e trabalho. Todavia, a 
crescente expansão da necessidade humana de energia tem gerado difíceis problemas 
econômicos, sociais e ambientais, cujas soluções exigem consciente seleção de 
alternativas, através de processos políticos e mercadológicos. A projeção de nossas 
exigências energéticas para o novo milênio indica a necessidade de uma completa 
avaliação das opções disponíveis e cuidadoso planejamento de nossas futuras atividades. 
 
1.2 Métodos de conversão de energia 
 
A energia interna dos combustíveisdisponíveis na Terra pode ser aproveitada quase 
que diretamente pelo homem, para aquecimento. Todavia, a obtenção de trabalho útil 
exige a presença de conversores de energia. 
Conforme ilustra a Fig. 1.2, a partir de uma forma qualquer de energia disponível, os 
conversores primários podem fornecer diretamente energia mecânica e elétrica. Também, 
a energia mecânica assim obtida poderá ser transformada em elétrica e vice-versa, 
através de um conversor secundário. 
 
Figura 1.2. Fases da conversão da energia disponível nas fontes naturais em trabalho útil. 
 
6 
 
 
 
Foram desenvolvidos cerca de 12 diferentes tipos de conversores de energia, a 
saber: 
 
 eólicos: os moinhos e rodas de vento; 
 hidráulicos: os monjolos, as rodas-d’água e as turbinas hidráulicas; 
 de combustão externa: os motores e as turbinas a vapor; 
 de combustão interna de êmbolos: os motores convencionais a gasolina, álcool e 
óleo diesel; 
 turbinas de combustão interna: as turbinas a gás; 
 de reação: motores dos foguetes; 
 termonucleares: os reatores atômicos; 
 pilhas de combustível: que convertem diretamente a energia química de gases 
em eletricidade; 
 termossolar: que utiliza a radiação solar na obtenção de vapor para acionamento 
de turbinas; 
 turbinas magnetodinâmicas: que convertem a energia contida em gases 
condutores superaquecidos diretamente em eletricidade; 
 reator termonuclear: nos quais a eletricidade é obtida diretamento de uma reação 
termonuclear; 
 pilhas solares: que convertem a radiação solar incidente, diretamente em energia 
elétrica. 
 
1.2.1 Conversores eólicos e hidráulicos 
 
A Fig. 1.3 mostra, esquematicamente, alguns dos mais antigos conversores de 
energia construídos pelo homem. A energia do vento, isto é, o ar em movimento como 
fonte de energia potencial, foi descoberta provavelmente por acaso. A movimentação de 
embarcações, obtida pela conversão da energia potencial dos ventos em força de 
impulsão nos mastros das velas, constituiu a primeira utilização prática dessa forma 
natural de energia. Dispondo as velas em torno de uma roda, criou-se o moinho de vento. 
Os motores eólicos convertem a energia dos ventos diretamento em trabalho útil 
(bombeamento de água, moagem de grãos) ou, através de geradores, em energia 
elétrica. Os monjolos e rodas-d’água, precursores das atuais turbinas hidráulicas, 
convertem a energia potencial em cinétrica das quedas-d’água diretamento em trabalho 
útil. A conversão da energia hidráulica em energia elétrica é da mais alta importância para 
as regiões que contam com vasto potencial hidroenergético, como é o caso do Brasil e 
outros países da América do Sul. 
 
 
7 
 
 
 
 
Figura 1.3. Conversores de energia eólica e hidráulica. (I) Vela de embarcação. (II) 
Moinho de vento. (III) Roda-d’água. 
 
1.2.2 Conversores térmicos de combustão externa e interna 
 
Os conversores térmicos de combustão externa ou interna são máquinas nas quais 
ocorrem a transformação da energia interna dos combustíveis em energia mecânica, 
através da conversão de parte do calor de combustão em trabalho útil. A queima dos 
combustíveis, sob determinadas condições especiais, resulta em calor e uma expansão 
gasosa, que gera pressão. Esta pressão, aplicada em certas partes móveis, gera 
movimento e, dessa forma, potência mecânica. Dependendo do local onde ocorre a 
combustão, fora ou dentro do próprio conversor, distinguem-se duas grandes categorias: 
 
 de combustão externa; 
 de combustão interna. 
 
Conversores de combustão externa. Nos conversores de combustão externa, a 
queima do combustível, que pode ser lenha, carvão ou óleo pesado, é feita visando a 
aquecer a água contida em recipientes, denominado caldeiras. O aquecimento da água se 
faz até convertê-la em vapor, e este, por estar contido num recipiente hermético, 
desenvolve pressão. O vapor sob pressão é conduzido por uma tubulação para um motor 
de êmbolo ou uma turbina, mostrados esquematicamente na Fig. 1.4, através dos quais 
se obtém potência mecânica. 
 
 Conversores de combustão interna. Nos conversores de combustão interna, cujos 
tipos principais são mostrados esquematicamente na Fig. 1.5, a queima do combustível é 
feita no interior do motor. O combustível, geralmente um derivado do petróleo – gasolina, 
querosene ou óleo diesel – é introduzido numa câmara juntamente com ar, onde a mistura 
é comprimida e entra em ignição. A combustão explosiva dessa mistura, gerando uma 
elevação brusca de temperatura, resulta no desenvolvimento de altas pressões que, 
aplicadas sobre as partes móveis do motor, produzem movimento e liberação de potência 
mecânica. As partes móveis, que recebem diretamente a pressão dos gases resultantes 
da combustão, são denominados órgãos receptores. Quando esses órgãos são 
constituídos por cilindro e êmbolo, apresentando entre si movimento retilíneo alternativo, 
trata-se de uma máquina motora de combustão interna de êmbolos. Quando os 
receptores são rodas providas de palhetas, a máquina motora recebe o nome de turbina 
de combustão interna. Existem, todavia, certas máquinas motoras de combustão interna 
desprovidas de órgãos receptores, sendo a potência mecânica fornecida diretamente pela 
8 
 
 
 
reação dos gases, expelidos a altas velocidades da câmara de combustão – são os 
denominados motores a jato ou a reação. 
 
 
Figura 1.4. Os motores de combustão externa são acionados por vapor d’água sob 
pressão, produzido em caldeiras. (I) Motor de êmbolo a vapor. (II) Rotor de 
turbina a vapor. (III) Esquema dos componentes de uma instalação para 
geração de eletricidade utilizando conversor de combustão externa. 
 
 
 
9 
 
 
 
 
Figura 1.5. Diagrama esquemático dos principais componentes dos conversores de 
energia de combustão interna e de reação. 
 
 No motor de êmbolos, uma mistura de ar + combustível entra em ignição; os gases 
em expansão agem sobre o êmbolo que, através do sistema biela-árvore de manivelas 
(ADM), desenvolve trabalho mecânico útil. Nos motores do ciclo Otto (a gasolina e a 
álcool), a ignição é feita através de uma vela (centelha elétrica), enquanto nos motores do 
ciclo Diesel a ignição se verifica pelo calor de compressão da mistura ar + combustível. 
 As máquinas motoras de combustão interna de êmbolos, ou, simplesmente, motores 
de explosão, atualmente representam a principal fonte de potência para uso agrícola não 
estacionário. Em nosso país, por orientação do Governo Federal, todos os tratores 
agrícolas são obrigatoriamente equipados com motores diesel. Como uma das partes 
fundamentais dos tratores agrícolas é o motor, será dada ênfase especial às máquinas 
motoras de combustão interna de êmbolos, que utilizam como combustível o óleo diesel. 
 Nas turbinas a gás, empregadas comumente em aviões a jato, a contínua expansão 
dos gases aquecidos, provenientes da câmara de combustão, agem sobre uma turbina 
que aciona um compressor de ar. A energia cinética do jato de gases expelidos da turbina 
fornece o empuxo necessário à propulsão do avião. Nos motores a reação, o jato de 
gases propulsores é gerado na câmara de reação, onde se verifica a mistura do 
combustível com um oxidante. Dessa forma, os motores a reação, ao contrário das 
turbinas a gás, para seu funcionamento independem da presença de um suprimento de 
ar, razão pela qual são empregados nos foguetes portadores de naves espaciais. 
 
1.2.3 Conversores termonucleares 
 
A Fig. 1.6 mostra, esquematicamente, a constituição de conversores de energia 
nuclear em energia elétrica. Nos reatores usuais, a fissão do U-235 libera diretamente 
energia para produção de vapor; este, tal como nos conversores de combustão externa, 
aciona a turbina motora do gerador de eletricidade. 
Nos reatores de tipo especial (breeder reactor) os nêutrons excedentes são 
captados numa manta de U-238 ou Th-232 não físseis, que se transformam em Pu-239 e 
U-233, físseis; portanto, à medida que o reator trabalha, gera novas quantidades de 
combustível.O calor do reator, neste caso, é removido por meio de sódio líquido e, 
através de um permutador de calor, é transferido à caldeira. 
10 
 
 
 
 
 
Figura 1.6. Conversores de energia nuclear. A esquerda, esquema de um reator 
convencional e, à direita, um reator de tipo especial (breeder reactor), onde o 
calor é removido por sódio líquido e transferido à caldeira geradora de vapor. 
Fonte: Summers, C. M. “The Conversion of Energy”, Sc. Am., 224 (3), 1971. 
 
1.2.4 Pilha de combustível, conversores termossolares, magnetodinâmico e reator 
termonuclear 
 
Alguns dos mais recentes conversores de energia são mostrados esquematicamente 
na Fig. 7. A pilha de combustível converte diretamente energia dos gases em eletricidade 
e sua aplicação em trator, feita experimentalmente, resultou na obtenção de cerca de 20 
HP. A reação dos gases combustíveis tem lugar em eletrodos porosos, originando um 
fluxo de elétrons (corrente contínua) no circuito externo, com produção de água e dióxido 
de carbono. Os conversores termossolares captam a radiação solar em painéis, 
aquecendo sódio líquido. Um trocador de calor permite a obtenção de vapor para acionar 
a turbina de um gerador de eletricidade. No conversor magnetodinâmico, a energia de 
gases superaquecidos é convertida em eletricidade quando suas partículas, carregadas 
eletricamente, cortam o campo magnético de um ímã. Nos reatores termonucleares, os 
núcleos de elementos leves fundem-se com núcleos de elementos pesados liberando 
energia; as partículas de alta velocidade e carregadas eletricamente, produzidas pelo 
reator, podem ser coletadas de forma que geram diretamente energia elétrica. 
 
 
11 
 
 
 
 
Figura 1.7. Esquema de conversores de energia, recentemente desenvolvidos. Fonte: 
Summers, C. M. “The Conversion of Energy”, Sc. Am., 224 (3), 1971. 
 
1.3 Fontes de potência para a agricultura 
 
Fontes de potência é uma designação genérica dada aos recursos energéticos e aos 
meios pelos quais é captada e transformada uma forma qualquer de energia em energia 
mecânica, visando a uma utilização específica. O estudo das várias formas de energia e 
das diversas máquinas motoras, utilizadas na sua conversão em energia mecânica, para 
acionamento de máquinas agrícolas, constitui o tema central deste trabalho. 
 
1.3.1 Constituição geral das máquinas motoras 
 
Define-se máquina motora como sendo um conjunto de órgãos, constrangidos em 
seus movimentos por obstáculos fixos e de resistência suficiente para transmitir o efeito 
de forças e transformar energia. Elas são constituídas de órgãos receptores, 
transformadores, operadores, e reguladores. 
 
Receptores: são órgãos que recebem diretamente a energia, na forma original, e a 
transferem aos órgãos transformadores, sob a forma de movimento (exemplos: êmbolo, 
nos motores de combustão; rodas de palhetas, nos motores eólicos e nas turbinas). 
Transformadores: são órgãos que recebem a energia captada pelos órgãos 
receptores, na forma de movimento e transformam-na em energia mecânica, geralmente 
caracterizada por um binário e movimento rotativo (exemplos: mecanismo biela-manivela, 
nos motores de combustão, conversores e torque, nos tratores, etc.). 
Operadores: são órgãos que, recebendo energia mecânica dos transformadores, 
colocam-na em ação, para realizar trabalho mecânico (exemplo: tomada-de-potência e 
rodado, nos tratores; árvore motriz, nos motores). 
Reguladores: são órgãos que se destinam a regularizar o funcionamento das 
máquinas motoras, estabelecendo um equilíbrio entre o momento motor e o momento 
12 
 
 
 
resistente, para cada condição de sobrecarga; são representados pelo volante e pelo 
regulador centrífugo (também a vácuo, hidráulico, etc.). 
 
1.3.2 Rendimento na conversão de energia 
 
Em qualquer processo de conversão de energia, sempre ocorrem perdas. Estas são 
expressas através da relação entre a quantidade de energia colocada à disposição do 
processo e aquela liberada pelo processo após a conversão, conforme ilustra o esquema 
abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
onde oE é a energia original, colocada à disposição do processo e mE a energia 
mecânica liberada pelo processo. 
 A energia original é também denominada trabalho motor- m e a energia mecânica 
liberada, trabalho útil- u , logo: 
 
100
m
u


  
 
o rendimento  pode ser subdividido em 3, a saber: 
 
r rendimento do receptor; 
t rendimento do transformador; 
o rendimento do operador; 
 
logo, o esquema acima toma o seguinte aspecto: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
oE fonte de potência 
perdas 
(τm) (τu) 









o
m
E
E
1 
mE 
 
Eo 
receptor 
m 
r 
transformador 
m 
t 
operador 
m 
o 
 
Em 
 
u u u 
energia 
perdida 
energia 
perdida 
energia 
perdida 
13 
 
 
 
 E, assim, o trabalho motor realizado em cada órgão responsável pelo processo de 
conversão, ao ser relacionado com o trabalho útil fornecido ao órgão seguinte, determina 
diferentes rendimentos. 
 O rendimento global do processo é obtido pelo produto dos rendimentos parciais. 
 
Exemplos ilustrativos: 
 
a) Seja o caso de um motor de combustão interna 
 
 
 
 
 
energia 
interna do combustível 
 calor atrito 
 
 
 
t = 30% m = 90% tm = (0,3 x 0,9) = 27% 
(rendimento térmico) (rendimento mecânico) (rendimento termomecânico) 
 
b) Seja o caso de um motor eólico 
 
 
 
 
 
 
energia 
do vento 
 perdas aerodinâmicas atrito 
 
 
e = 42% m = 96% g = (0,42 x 0,96) = 40,3% 
(rendimento eólico) (rendimento mecânico) (rendimento global) 
 
 
1.3.3 Tipos de fontes de potência para uso na agricultura 
 
 As atividades de produção agrícola são também executadas às expensas da 
conversão de várias formas de energia em trabalho motor, através de diversos tipos de 
fontes de potência. Nos trabalhos agrícolas exigem-se dois tipos dessas fontes: móveis e 
estacionárias. As fontes de potência móveis caracterizam-se por desenvolver trabalho 
através de esforço tratório, como é o caso das operações de aradura, gradagem, 
semeadura, cultivo, transporte, etc. As fontes de potência estacionárias são utilizadas, 
principalmente, no bombeamento da água, na trilha, na moagem de grãos, no preparo de 
silagem, etc. 
 
Eo 
êmbolo 
 
t 
Árvore de manivelas 
 
m 
 
Em 
 
 
Eo 
roda de palhetas 
 
e 
Árvore motriz 
 
m 
 
Em 
 
14 
 
 
 
 A utilização de máquinas que convertem a energia disponível na natureza, seja do 
vento, da água, do sol, dos combustíveis fósseis e outros, possibilitaram que o homem 
ampliasse sua capacidade de trabalho. Para a agricultura essa revolução ocasionada 
pelos conversores de energia permitiu que houvesse um aumento na produção de 
alimentos, suprindo assim necessidades crescentes de uma população em expansão e 
aliviando o homem de trabalho mais pesados. Atualmente a mecanização das atividades 
agropecuárias avança a cada instante e, praticamente todas as operações agrícolas são 
passíveis de se mecanizar. Há inúmeras possibilidades de aproveitamento da energia 
disponível na natureza, sendo que, para a agricultura as mais importantes são os 
conversores de energia eólica, hidráulica e elétrica, e os motores de combustão interna de 
êmbolos, permitindo ao agricultor a escolha dos equipamentos mais adequados às suas 
condições e necessidades. 
 As máquinas caracterizadas como fontes de potência na agricultura são: 
 os animais domésticos; 
 conversores de energia eólica; 
 conversores de energia hidráulica; 
 conversores de energia elétrica; 
 motores de combustão interna de êmbolos; 
 tratores agrícolas; 
 aeronave agrícola. 
 
Destas, somente os animais domésticos, motores de combustão interna de êmbolos 
(quando aplicados nos tratores) e as aeronaves agrícolas são empregados em trabalho 
de campo como fontes móveis de energia. A energia dos ventos, das quedas-d’água e 
elétrica, é utilizada em trabalhos estacionários. 
 
1.4Noções elementares de mecânica 
 
Nos estudos das máquinas, motoras ou não, é de fundamental importância 
conhecimentos adequados de Mecânica. Essa palavra provém do grego mekhané que 
significa máquina, lembrando a etimologia do termo as origens e os primórdios dessa 
ciência. A Mecânica constitui um dos grandes ramos da Física, vocábulo também 
proveniente do grego physis e que significa natureza. Desde Aristóteles até o fim da Idade 
Média, a Física era a ciência da natureza e seu objeto eram as causas tanto “remotas” 
como “próximas” de todos os seres corpóreos. Com o passar do tempo, as causas 
remotas passaram ao domínio da Filosofia (Cosmologia, Antropologia, etc.) e as noções 
que advêm da observação do mundo material, ao domínio de dois grupos distintos: as 
Ciências Biológicas, que estudam os seres vivos, e as Ciências Físico-Químicas, que 
tratam das propriedades dos corpos inanimados. No início do século IX ocorreu a 
separação entre a Química e a Física, preocupando-se a primeira com as propriedades 
ligadas à constituição íntima dos corpos e a última com as propriedades gerais e as 
mudanças de estado. Além da Mecânica, outros ramos da Física são a Termologia (calor 
e suas aplicações), Acústica (teoria do som), Ótica (luz e fenômenos da visão), 
Eletricidade, Magnetismo, Física Quântica, etc. 
 
1.4.1 Objetivos e subdivisões 
 
Mecânica é a parte da Física que estuda os movimentos, suas causas e seus 
efeitos. Os objetivos fundamentais da Mecânica são: 
15 
 
 
 
 
a) caracterizar o movimento de um corpo ou sistema de corpos, sob a ação de 
forças dadas; 
b) caracterizar as forças capazes de imprimir a um corpo ou sistema de corpos um 
dado movimento. 
 
Face a esses objetivos, pode-se verificar que no estudo da Mecânica deve-se 
recorrer a dois importantes ramos da Matemática: o Cálculo e a Geometria. O Cálculo, 
apoiado na noção de número, constitui o meio através do qual se consegue resolver duas 
categorias de problemas de Mecânica: a) o da taxa de variação de uma quantidade, por 
meio do Cálculo Diferencial, e b) o da determinação de uma função, quando se conhece a 
taxa de variação – através do Cálculo Integral. A Geometria, por outro lado, faz intervir a 
noção de espaço; através dela consideram-se pontos que descrevem linhas, linhas que 
descrevem superfícies, etc. 
De acordo com o enfoque dado ao estudo da Mecânica, ela recebe diferentes 
denominações: a) mecânica teórica: ciência puramente abstrata, que pode ser 
desenvolvida como um ramo da matemática aplicada; b) mecânica clássica ou 
newtoniana: teoria analítica da mecânica idealizada por Isaac Newton (1642-1727) e 
baseada em três suposições fundamentais, usualmente referidas como “leis de Newton”; 
c) mecânica racional: preocupa-se com os movimentos e causas sem considerar as 
propriedades da matéria, constituindo uma aplicação direta das análises algébricas e 
vetoriais; d) mecânica aplicada: quando focaliza as aplicações práticas, tais como a 
Resistência dos Materiais, a Balística, a Mecânica dos Fluídos, etc. e, inclusive, a 
Mecânica Agrícola. Por outro lado, o estudo de diferentes tipos de corpos conduz ao 
desenvolvimento de certos ramos especializados da Mecânica Aplicada que passam a 
receber designações particulares, tais como Mecânica dos Sólidos, Mecânica dos Corpos 
Plásticos, Mecânica dos Fluídos, etc. 
A base de todas essas matérias, entretanto, é a Mecânica Analítica, fundada na 
teoria desenvolvida por Newton e que, para fins didáticos, se subdivide em: a) Estática, b) 
Cinemática, e c) Dinâmica. 
Estática: o termo estática provém do grego statos que significa parado. A etimologia 
do termo bem caracteriza seu objetivo: o estudo das forças paradas, independentemente 
dos movimentos. A Estática Elementar estuda as leis de composição de forças e as 
condições de equilíbrio de corpos materiais sob a ação de forças. As reações de contato 
entre corpos, sejam eles sólidos ou líquidos, apresentam normalmente componentes 
tangentes as superfícies de contato, genericamente denominadas forças de atrito. A 
caracterização dessas forças é um dos problemas mais complexos da Mecânica Aplicada, 
em virtude do grande número de fatores que nelas intervêm. Os problemas de atrito entre 
um sólido e um líquido ou entre partes de um fluído, levam ao estudo das Resistências 
Passivas, da Lubrificação, da Mecânica dos Fluídos e da Hidráulica. 
Cinemática: é o ramo da Mecânica que estuda as leis do movimento, com o único 
objetivo de descrevê-las, sem cogitar de suas causas ou de seus efeitos. 
Etimologicamente se origina da palavra grega que significa movimento. Nela se estudam 
as propriedades geométricas dos movimentos, em suas relações com o tempo. Assim, a 
Cinemática advém da Geometria, com a introdução da noção de tempo, daí alguns 
autores denominarem-na Geometria do Movimento. Nela se estudam as variações das 
distâncias dos pontos móveis a um sistema de referência, em função do tempo, e os 
conceitos básicos de trajetória, velocidade, e aceleração do ponto material e os de 
movimentos dos sólidos. 
16 
 
 
 
Dinâmica: estuda as forças e os movimentos, isto é, estuda o estado de um corpo, 
ou sistema de corpos, que se movimenta sob a ação de forças. É através da Dinâmica 
que se desenvolvem os conceitos de massa, de energia, de trabalho e de potência. 
De acordo com a conceituação de Mecânica e seus objetivos, a Mecânica se 
confunde com a Dinâmica, sendo a Cinemática um ramo auxiliar e a Estática, um caso 
particular. No estudo da Mecânica, o Cálculo e a Geometria são empregados como 
linguagem para exprimir as leis que regem os fenômenos mecânicos, em termos 
matemáticos precisos, e como instrumento para estudar as conseqüências de tais leis. 
Dessas considerações conclui-se que conhecimentos elementares de Física e 
Matemática constituem importantes pré-requisitos ao bom aproveitamento do conteúdo 
desta apostila. 
 
1.4.2 Força, trabalho, energia e potência 
 
 A compreensão de certos conceitos e grandezas físicas constitui importante pré-
requisito ao estudo das fontes de potência utilizadas na Agricultura. A seguir será feita 
uma revisão dos conceitos elementares de força, trabalho, energia e de potência. 
 Força. É geralmente definida como a ação que um corpo exerce sobre outro, 
tendendo a mudar ou modificar seus movimentos, posições, tamanho ou forma. 
Quando um corpo se movimenta, pára ou se deforma, a causa é uma força. Assim, o 
conceito de força é compreendido pela manifestação de seus efeitos. Dada à 
impossibilidade de se descobrir a verdadeira causa dos fenômenos físicos, esta é 
substituída por outra casa fictícia, chamada “força” e capaz de produzir os mesmos 
efeitos. 
 Força é uma grandeza vetorial, isto é, grandeza cujo valor se caracteriza não apenas 
por um número, mas também por uma direção e um sentido. Assim, para representar as 
forças adotou-se um ente geométrico denominado vetor e que é representado por uma 
seta e simbolizado por uma letra com uma pequena seta acima: 
 
Vetor F = 
FF

 
 
Como no estudo da Mecânica necessita-se continuamente de certas noções sobre 
vetores, sugerimos aos estudantes leitura complementar sobre essa matéria. 
 Como relatado anteriormente, o estudo das leis de composição de forças e das 
condições de equilíbrio é objeto da Estática. A grandeza das forças, ou seja, o poder de 
produzir maior ou menor efeito denomina-se intensidade. A medida dinâmica das forças é 
expressa por: 
 
mF 

 
 
onde m = massa do corpo;  = aceleração comunicada ao corpo. 
 
 Assim, a equação que define força é a equação fundamental da dinâmica: 
 
força = massa x aceleração 
 
17 
 
 
 
A medida da intensidade das forças é feita por meio de dinamômetros e aos estudos de 
mensuração de forças dá-se o nome de dinamometria. Em dinamometria, são 
empregadas as seguintes unidades: 
 
Sistema de unidades Nome e símbolo Descrição 
CGS Dina ou dine (dyn) é a força que, atuando sobre 
a massa de um grama, 
comunica-lhe a aceleração 
deum centímetro por 
segundo ao quadrado: 
1 d = 1 g x 1 cm/s2 
MKS absoluto Newton (N) é a força que, atuando sobre 
a massa de um quilograma, 
comunica-lhe a aceleração 
de um metro por segundo ao 
quadrado: 
1 N = 1 kg x 1 m/s2 
MKS técnico ou gravitacional quilograma-força (kg ou kgf) é a força que, atuando sobre 
a massa de um quilograma, 
comunica-lhe a aceleração 
de 9,81 metros por segundo 
ao quadrado: 
1 kgf = 1 kg x 9,81 m/s2 
 
Conversão de unidades 
 
1 N = 105 dinas Sistema britânico: 
1 kgf = 9,81 N 1 lbf = 32,2 poundal 
 1 kgf = 2,2 lbf 
 
Trabalho. O conceito de trabalho, do ponto de vista físico, sob certos aspectos, 
coincide com aquele das atividades cotidianas do homem. Em muitos casos a idéia de 
trabalho está associada a um movimento e a força. Em Física, toda vez que uma força 
atua sobre um corpo, produzindo movimento, dizemos que foi realizado um trabalho. Uma 
pessoa, sustentando um objeto pesado a certa altura não realiza trabalho – apenas 
desenvolve uma força contrária àquela da gravidade para sustentar o objeto. É nesse 
ponto, portanto, que existe uma nítida diferença entre o significado comumente dado ao 
trabalho e o conceito físico do termo. 
Em Mecânica, toda vez que uma força atua sobre um corpo, produzindo movimento, 
diz-se que um trabalho foi realizado. A equação que define trabalho é a seguinte: 
 
trabalho = força x deslocamento x cos  
 
sendo  o ângulo formado pela força com a direção do deslocamento. Quando  = 0, cos 
 = 1, logo, a expressão acima toma a forma: 
 
trabalho = força x deslocamento 
 
 
18 
 
 
 
As unidades utilizadas para expressar trabalho são as seguintes: 
 
Sistema de unidades Nome e símbolo Descrição 
CGS Erg (-) trabalho realizado pela força de 
um dina deslocando seu ponto 
de aplicação de um centímetro, 
ao longo de sua própria direção 
e sentido: 
1 erg = 1 dyn x 1 cm 
MKS absoluto joule (J) trabalho realizado pela força de 
um newton deslocando seu 
ponto de aplicação de um 
metro, ao longo de sua própria 
direção: 
1 J = 1 N x 1 m 
MKS técnico ou gravitacional quilogrâmetro (kgm ou kgf.m) trabalho realizado pela força de 
1 kgf deslocando seu ponto de 
aplicação de 1 metro, na 
própria direção e sentido: 
1 kgf.m = 1 kgf x 1 m 
Conversão de unidades 
 
1 J = 107 erg 
1 J = 102 x 10-3 kgf.m 
1 kgf = 9,81 J 
 
 Torque. É um momento, conjugado ou binário, que tende a produzir ou que produz 
rotação; é o produto de uma força por um raio comumente denominado braço de torque. 
Desta maneira, não se pode falar em unidade de torque, uma vez que não constitui uma 
grandeza física isolada, mas um produto de duas grandezas, cada uma com sua 
respectiva unidade. 
 O sentido físico do conceito de torque é mostrado, sob diversas aplicações práticas, 
na Fig. 1.10. Por exemplo, considerando-se a Fig. 1.10 I, a força tangencial de 150 N 
desenvolvida pelo esforço muscular aplicado no cabo da chave a 400 mm de sua boca, 
equivalente ao torque M de: 
 
M = 150 (N) x 40 (cm) = 6.000 cm . N 
 
Sabendo-se que a porca apresenta um diâmetro externo médio de 30 mm, a força 
tangencial F, aplicada pela chave nas faces da porca, será: 
 
N
cm
Ncm
F 000.4
 5,1
. 000.6
 
 
Assim, uma força tangencial de 150 N, desenvolvida por esforço muscular, é 
convertida em 4.000 N, devido à diferença de comprimento do braço de torque, de 400 
mm para 15 mm. 
 Igualmente, na Fig. 1.10 III, a força tangencial de 2.000 N aplicada pela biela ao 
moente da manivela, determina um torque na árvore de manivelas da ordem de: 
 
19 
 
 
 
M = 2.000 (N) x 0,1 (m) 
 M = 200 m . N 
 
 As relações que definem a multiplicação ou redução de torque, devidas às diferenças 
nos comprimentos dos raios r1 e r2 de engrenagens, são mostradas na Fig. 1.10 IV. 
 A mensuração do torque consiste, basicamente, em determinar-se a intensidade de 
uma força que, atuando na extremidade de um braço, tende a produzir ou produz 
movimento de rotação. Quando o movimento de rotação é limitado, como no caso de 
porcas e parafusos, essa mensuração é feita através da chave torquimétrica mostrada na 
Fig. 1.10 II. No caso de movimento rotativo contínuo, como acontece nos motores, o 
torque é medido através de dinamômetros de absorção ou freios dinamométricos. 
 O torque dos motores é expresso, comumente, em termos de metro x quilograma-
força ou m.kgf. É importante observar-se a ordem de apresentação das unidades: 
primeiro m (metro) e depois kfg, ou seja, m.kgf. Isto, para não haver possibilidade de 
confusão com a unidade de trabalho kgm – quilogrâmetro. 
 Energia. Mesmo sem conhecer sua definição ou conceito, sempre se tem alguma 
idéia do que seja a energia. A idéia está intimamente ligada à de trabalho: uma mola 
comprida possui energia porque, ao voltar a posição natural, executa trabalho; a pólvora 
possui energia por ser capaz de produzir trabalho, ao ser deflagrada; a água em 
movimento possui energia, também por ser capaz de realizar trabalho; e assim por diante. 
Como se observa, a primeira idéia que se faz da energia é a de trabalho armazenado. 
 O conceito de energia tem passado por metamorfoses à medida que se desenvolvem 
novos ramos do saber. Na mecânica newtoniana, o conceito de energia vincula-se apenas 
à capacidade de movimentar os corpos; no século XIX tornou-se o princípio edificador de 
três novas ciências: Termodinâmica, Química Quantitativa e Eletromagnetismo; no século 
XX, voltou novamente a ocupar importante papel nas teorias da relatividade de Einstein e 
do quantum de Plank. A equação de Einstein E = m . c2, identificando energia com massa 
e velocidade da luz, imprimiu notável impulso ao conhecimento do universo astronômico. 
Idêntico papel desempenhou, sobre o conhecimento do universo subatômico, a equação 
de Plank E = h . , restringindo a energia portada por uma radiação ao produto de uma 
constante h, constante de Plank, por sua freqüência . 
20 
 
 
 
 
Figura 1.10. Sentido físico do conceito de torque. (I) Torque aplicado por uma chave 
manual numa porca. (II) Chave torquimétrica para aperto dos parafusos do 
cabeçote de motores. (III) Torque desenvolvido na árvore de manivelas 
devido à força aplicada pela biela no moente da manivela. Multiplicação ou 
redução de torque através de engrenagens com tamanhos diferentes. 
(Fonte: Sussmann, Winfried et al., Fachkunde fur Landmaschinenmechanik; 
5a ed., Stuttgart: Klett, 1975.) 
 
 A energia é comumente definida como a “capacidade de produzir trabalho”. Como 
nem sempre é possível obter-se trabalho a partir de uma forma qualquer de energia, o 
termo “capacidade” torna-se um tanto confuso. Assim, energia deve ser considerada 
como aquilo que se reduz em proporção e à medida que o trabalho estiver sendo 
realizado. Logo, a unidade pela qual se mede a energia deverá ser a mesma adotada 
para o trabalho, isto é, joule – J, quilogrâmetro – kgm, foot-pound – ft – lb, e outras2. 
 A energia pode se manifestar de várias maneiras, ou, em outras palavras, existem 
muitas formas de energia. De fácil percepção, evidentemente, são aquelas que podem ser 
transformadas diretamente em trabalho mecânico. Comumente são consideradas duas 
formas de energia: a) energia potencial, de posição ou estado, e (b) energia cinética 
ou de movimento. O exemplo mais simples de energia potencial é aquele de um corpo 
localizado numa certa altura da superfície do solo. Por exemplo, um peso (massa) de 20 
 
2 Em Física Nuclear utiliza-se uma unidade relativamente bem menor, o elétron-volt – EV. Posteriormente, verificar-se-
á que as unidades comumente usadas para expressar energia – kw-h, cv-h, etc., derivam de unidades de potência e 
foram consagradas pelo uso. 
21 
 
 
 
kg suspenso através de uma corda e roldana a 5 metros do solo, como ilustra a Fig. 1.11 
I, será capaz de elevar na mesma altura um outro peso de quase 20 kgf (vetor-força), 
realizando um trabalho útil de aproximadamente 100 kgm. Não levando-se emconta o 
trabalho realizado para vencer o atrito na roldana, pode-se afirmar que o trabalho 
realizado pelo peso em movimento descendente é de 100 kgm. Portanto, quando o peso 
se acha na posição mais elevada, têm-se disponíveis 100 kgm de energia a mais do que 
quando ele ocupa a posição mais baixa, calculada de acordo com a seguinte equação: 
 
Ep = P . h (2) 
 
 O termo “potencial”, designativo dessa forma de energia, não implica que ela não seja 
real; ela existe em potencialidade apenas no sentido de que se encontra armazenada, em 
alguma forma latente. Um pedaço de carvão tem energia potencial – se for queimado 
liberará energia para realização de trabalho; quando se dá corda a um relógio, ele adquire 
energia potencial – sua mola, ao desenrolar-se lentamente, fornece energia para seu 
funcionamento; a água represada tem energia potencial – deixando-a escoar, a força da 
correnteza pode movimentar uma turbina. 
 
 
Figura 1.11. Energia potencial e energia cinética 
 
 Com relação à energia cinética, seu exemplo mais simples é a do martelo de 
carpinteiro. Quando repousa sobre um prego, não tem energia suficiente para realizar o 
trabalho útil de fazê-lo penetrar na madeira, como ilustra a Fig. 1.11 II. Movimentando-o 
com certa velocidade, ele adquire a energia necessária para isso (Fig. 1.11 III). Se for 
bastante pesado – de maior massa – basta movimenta-lo com pequena velocidade, mas 
se for leve – de pouca massa – é necessário imprimir-lhe maior velocidade. A essa 
energia adquirida por um corpo em movimento, que depende de sua massa e velocidade, 
dá-se o nome de energia cinética ou de movimento. É expressa pela equação: 
 
2
. 2vm
Ec  (3) 
onde Ec = energia cinética, em J; m = massa do corpo, em kg; e v = velocidade, em m/s. 
Considerando-se o peso P do corpo, a equação (3) fica: 
22 
 
 
 
96,1
.
8,92
. 22 vPvP
Ec 


 (4) 
sendo a Ec expressa em kgm, P em kgf e v em m/s. 
 Todo trabalho é realizado por meio de transformações da energia, de uma forma para 
outra. Por exemplo, quando se dá partida num trator, a energia potencial da bateria – 
química – se transforma em energia elétrica; esta, no motor de arranque, transforma-se 
em energia cinética, movimentando o motor diesel. O óleo diesel, ao ser injetado na 
câmara de combustão, transforma sua energia potencial – química – em energia cinética, 
pela movimentação dos êmbolos, árvore de manivelas e demais partes componentes do 
motor, fazendo-o entrar em funcionamento. Parte dessa energia se aplica na 
movimentação do gerador, onde se transforma em energia elétrica que vai ter à bateria e, 
assim, esta se carrega novamente com energia potencial-química. No caso dos 
combustíveis, todavia, designa-se sua energia potencial como energia interna. 
 O calor como uma forma de energia. Foi Joule3 quem demonstrou conclusivamente, 
através de trabalhos experimentais, que calor e energia são de mesma natureza e que 
todas as outras formas de energia podem ser transformadas numa quantidade 
equivalente de calor. A quantidade de energia que, se completamente convertida em 
calor, é capaz de elevar a temperatura de uma unidade de massa de água, de 0o C para 
1o C, é denominada equivalente mecânico do calor. Os métodos mais recentes e precisos 
de determinação do equivalente mecânico do calor revelam que para se elevar de 1o C a 
temperatura de 1 kg de água, é necessário converter completamente em calor uma 
quantidade de energia equivalente a 427 kgm. 
 O calor como uma forma de energia é coisa intangível, de maneira que não pode ser 
medida por uma unidade conservada em depósito, num laboratório de padrões. Assim, a 
quantidade de calor em jogo num dado fenômeno é medida por alguma variação que o 
acompanha – a elevação da temperatura de uma massa de água. Atualmente existem 
três unidades comumente usadas: a) a caloria – cal, b) a quilocia – kcal, e c) o BTU, 
abreviatura de “British Thermal Unit”. A caloria é definida como a quantidade de calor que 
deve ser fornecida a um grama de água para elevar sua temperatura de 1o C, 
convencionalmente de 14,5 a 15,5o C. A quilocaloria equivale a 1.000 cal. O BTU é a 
quantidade de calor que precisa ser fornecida a uma libra – 0,454 kg – de água, para 
elevar sua temperatura de 1 grau Fahrenheit (1oF = 5/9oC). A correspondência entre 
essas unidades é: 
 
 1 kcal = 1.000,00 cal 
 1 BTU = 252,00 cal 
 1 cal = 0,3968 BTU 
 
Assim sendo, o equivalente mecânico do calor pode ser expresso como 427 kgm/kcal ou, 
em unidades inglesas, 778 foot-pound/BTU. 
 As máquinas motoras térmicas, isto é, os motores a vapor, os motores a gasolina e 
diesel, álcool, etc., caracterizam-se por converterem a energia interna dos combustíveis 
em trabalho mecânico. Nesse processo ocorre uma transmissão de energia, por meios 
não mecânicos, denominada escoamento de calor, e o desenvolvimento de uma força que 
 
3 James Prescott Joule, físico inglês, nascido em 1818, que em 1843 anunciou ter encontrado experimentalmente pela 
primeira vez o valor do equivalente mecânico do calor. 
23 
 
 
 
efetua um deslocamento, produzindo trabalho. O estudo desses fenômenos que envolvem 
escoamento de calor associados à execução de trabalho mecânico constitui objeto de 
análise da Termodinâmica. Assim, para considerações pormenorizadas e em nível mais 
avançado sobre o funcionamento dos motores térmicos, torna-se necessário conhecer os 
conceitos, leis, princípios e fundamentos da Termodinâmica. 
 Num motor ideal, a quantidade total de calor fornecida pelo combustível seria 
convertida integralmente em trabalho útil, cujo valor numérico se obtém através do 
equivalente mecânico do calor, já definido anteriormente. A quantidade total de calor Qt 
colocada à disposição de um motor é obtida a partir da quantidade total de combustível 
gasto e de seu respectivo calor de combustão. Define-se calor de combustão, também 
denominado poder calorífico, de uma substância como a quantidade de calor liberada por 
unidade de massa, ou por unidade de volume, quando se queima completamente a 
substância. 
 A caracterização das várias fases do processo de conversão da energia interna do 
combustível em trabalho útil resulta no balanço energético do motor, isto é, na 
comparação das energias colocadas à sua disposição, transformadas em trabalho útil e 
perdidas sob a forma de trabalho ou não. Dessa comparação resulta o que se denomina 
rendimento do motor, representado comumente pela letra grega . O rendimento térmico 
(t) de um motor é expresso por: 
 
100
t
u
t
Q
Q

 
onde Qu representa a quantidade de calor correspondente ao trabalho útil desenvolvido 
pelo motor e obtida através do equivalente mecânico do calor; Qt é a quantidade total de 
calor fornecida pelo combustível. 
 
 Potência. Em nenhuma das considerações feitas até aqui se mencionou o fator tempo. 
Isso porque o elemento tempo não entra, do ponto de vista da Física, na conceituação de 
trabalho; realiza-se o mesmo trabalho mecânico ao elevar-se um corpo a uma dada altura 
em um segundo, em uma hora ou em um ano. Igualmente, o trabalho mecânico requerido 
para arar, gradear, semear, cultivar, etc. um dado terreno agrícola será o mesmo, 
independentemente do tempo que se demore em executá-lo. Todavia, dada a 
periodicidade das condições climáticas e das fases de desenvolvimento das plantas 
cultivadas, o tempo é um fator importantíssimo nos trabalhos agrícolas. Não apenas a 
quantidade total de trabalho mecânico requerido, mas também a rapidez com que for 
realizado é da mais alta significância na execução das operações agrícolas. 
 A quantidade de trabalho realizada por uma máquina motora na unidade de tempo 
denomina-se potência do motor. Embora a potência seja comumente designada por força, 
como na expressão vulgar: “a força do motor”, na realidade a força é apenas um de seus 
componentes. Para se determinar a potência desenvolvida na barra de tração do trator ou 
aquelarequerida para tracionar uma plantadora, três elementos devem ser conhecidos: a 
força de tração, a distância percorrida e o tempo durante o qual a força agiu em seu 
percurso. Assim, a potência é definida pela seguinte relação: 
 
Tempo
Trabalho
Potência  
24 
 
 
 
 
Como trabalho é o produto da força pelo espaço, a relação acima poderá tomar a 
seguinte forma: 
 
Tempo
EspaçoForça
Potência

 
 
e, ainda, sabendo-se que a relação entre o espaço e o tempo é denominada velocidade, a 
potência poderá também ser expressa: 
 
VelocidadeForçaPotência  
 
 Como a potência é uma relação entre trabalho e tempo, as unidades de potência 
relacionam-se diretamente com as unidades adotadas para exprimir essas grandezas. As 
unidades de potência são: 
 
Sistema de unidades Nome e símbolo Descrição 
CGS Erg/segundo (erg/s) potência de uma máquina que 
produz o trabalho de um erg por 
segundo: 
s
e
se
1
1
/1  
MKS absoluto ou SI watt (W) potência de uma máquina que 
produz o trabalho de um joule por 
segundo: 
s
J
W
1
1
1  
MKS técnico ou gravitacional quilogrâmetro por segundo (kgm/s) potência de uma máquina que 
produz trabalho de 1 kgm por 
segundo: 
s
kgm
skgm
1
1
/1  
Unidade prática (métrica) cavalo-vapor (cv) potência de uma máquina que 
produz trabalho de 75 kgm por 
segundo: 
s
kgm
cv
1
75
1  
Unidade prática (britânica) horse-power (hp) potência de uma máquina que 
produz trabalho de 33.000 ft-lb por 
minuto ou 550 ft-lb por segundo: 
min1
000.331
lbft
hp

 
s
lbft
hp
1
550
1

 
 
 Na prática as unidades de potência do sistema CGS são pouco conhecidas; 
usualmente a potência é expressa em termos de hp – horse power, cv – cavalo-vapor e W 
– watt. Geralmente as duas primeiras unidades são empregadas no âmbito da Mecânica 
Técnica, enquanto as duas últimas em Eletrotécnica. Porém, é um engano supor que o 
25 
 
 
 
watt tenha algo de essencialmente elétrico; na realidade, a potência elétrica é comumente 
expressa em W, mas nada impede que se exprima em potência requerida por uma 
lâmpada em hp e aquela desenvolvida por um trator em W. 
 No sistema internacional de unidades, e considerado legal no Brasil através do 
Decreto no 63.233 de 12/9/1968, a unidade de potência é o watt: 
 
skgm
s
joule
watt /102,0
1
1
1  
Um múltipo dessa unidade, frequentemente usado, é o quilowatt: 
 
skgmWkW /102000.11  
 
Comparando-se essa unidade de potência com o hp e cv, obtemos as seguintes relações: 
 
1 cv = 735,7 W 1 hp = 745,5 W 
1 W = 0,00136 cv 1 W = 0,00134 hp 
1 kW = 1,36 cv 1 kW = 1,34 hp 
 
 
 Rendimento. Relação entre energia fornecida e energia consumida. Para homens ou 
animais de tração é a relação entre a energia consumida nos alimentos e a energia 
fornecida nos trabalhos. Para os motores de explosão, é a razão entre a energia calorífica 
química disponível no combustível consumido e a energia mecânica fornecida. Nos 
motores elétricos é a razão entre a energia elétrica consumida e a energia mecânica 
fornecida. A diferença entre esses dois valores caracteriza a eficiência da transformação 
de uma forma para outra. A seguir, os rendimentos aproximados de alguns 
transformadores de energia. 
 
 
 trabalhono fornecida energia de 0,10 a 09,0
 trabalhosnos Energia
Alimentos dos Energia
Bovinos
 trabalhono fornecida energia de 0,12 a 10,0
 trabalhosnos Energia
Alimentos dos Energia
Equinos
 trabalhono fornecida energia de 12,0
 trabalhosnos Energia
Alimentos dos Energia
Homens



 
 
 Motores a gasolina = 0,25 de energia mecânica 
 
 Motores a diesel = 0,35 de energia mecânica 
 
 Motores elétricos = 0,60 de energia mecânica 
 
 
 
26 
 
 
 
 Energia Humana. O homem produz um trabalho de 7 a 10 kgm/s, variando desde 5 kg 
a 1,1 m/s, com uma alavanca de mão, até 64 kg (peso de um homem leve) a 0,15 m/s. 
Trabalhando de modo contínuo desenvolve quase 0,1 cv. 
 A potência média desenvolvida por um homem é mais ou menos a décima parte do 
seu próprio peso. A associação de vários homens num mesmo trabalho diminui a 
eficiência de cada um. Exemplo de diminuição da eficiência: 20 homens têm potência de 1 
HP e não 2 HP. 
27 
 
 
 
Capítulo 2 
 
2.1 Mecanização Agrícola 
 
 Uso de máquinas, implementos e ferramentas com a finalidade de executar as 
operações agropecuárias. Inclui todos os trabalhos de agricultura e pecuária, como o 
manejo de solo e culturas, a colheita, o processamento da colheita e as operações de 
pecuária (tais como a ordenha mecânica e o preparo de forragens). 
 
- Máquinas: Conjunto de peças organicamente articuladas para transmitir e/ou 
transformar energia (usa TDP). 
 
- Implementos: Conjunto de peças que transmite o efeito das forças (não usa TDP). 
 
- Ferramentas: Implemento em sua forma mais simples, constituindo a parte ativa 
do implemento ou máquina. 
 
2.2 Formas de Mecanização 
 
O fornecimento de enxadas, enxadões e foices ao homem da Amazônia, que só 
conhece o facão como ferramenta, não deixaria de ser um tipo de mecanização, já que 
aumentaria sua capacidade de trabalho. O desenvolvimento de tecnologias adaptadas, 
por meio da construção de pequenas máquinas, visa atender às necessidades do 
pequeno e do micro produtor, sendo perfeitamente válido para nossas condições. 
O emprego de animais para realizar serviços agrícolas é menos eficiente se 
comparado com o resultado obtido com máquinas agrícolas acopladas a tratores, quando 
as condições do terreno e o tamanho da propriedade forem favoráveis a seu uso. 
Os tratores apresentam rendimento bem superior ao dos animais, podendo ser 
empregados em serviços de maior duração sem necessidade de intervalos periódicos 
para descanso. Para a exploração de grandes áreas é recomendável o uso de tratores, 
porque eles, podendo realizar trabalho equivalente ao de muitos animais, poupam a terra, 
que pode ser utilizada para alimentação e pasto, e também mão-de-obra, necessária para 
o manejo de animais. 
A mecanização da propriedade agrícola pode processar-se em diversos níveis: 
 
Nível de mecanização inicial ou nível zero: M0 
 
Denominado grau da forma original de trabalho, consiste em operações que o 
homem executa sem auxílio de qualquer máquina, ferramenta ou implemento. Exemplo: 
arranquio manual da mandioca, transporte de fardos de feno etc. Nesses casos, o 
esforço do homem em relação ao rendimento do trabalho é grande e a produtividade, 
pequena. 
 
Primeiro nível de mecanização: M1 
 
Denominado primário, caracteriza os trabalhos que o homem executa com a ajuda 
de ferramentas ou máquinas de acionamento manual: abrir buracos com enxadão, cortar 
arroz com foice, transportar fardos com carrinho manual etc. O esforço do homem é 
grande e a produção, baixa. 
 
28 
 
 
 
Segundo nível de mecanização: M2 
 
Denominado animal, são os trabalhos executados com a ajuda de implementos, 
máquinas ou ferramentas, cuja força motriz provém de um animal. Exemplo: transporte 
com carroça, arado de tração animal etc. Nesse caso, mesmo que o esforço do animal 
seja grande, a produtividade continuará baixa. 
 
Terceiro nível de mecanização: M3 
 
Denominado mecanização preliminar, caracteriza os trabalhos executados com a 
ajuda de equipamentos ou máquinas, cuja força motriz é feita por motores, mas que são 
tracionados pela força animal. Exemplo: pulverizador a motor deslocado no lombo de um 
animal. Nesse caso, o homem só direciona o animal, sendo o esforço inferior ao dos 
casos anteriores. O rendimento do trabalho também é maior do que os anteriores, graças 
ao emprego parcial de motor de combustão interna. 
 
Quarto nível de mecanização: M4 
 
Denominado motorização, inclui os trabalhos em que se utiliza o trator, ao qual 
podem ser acoplados diversos implementos, sendo que o homem apenas conduz o 
conjunto. A produtividade é superior a todos os casos anteriores. 
 
Quinto nível de mecanização: M5 
 
Denominado automatização, compreende os trabalhos realizados por máquinas, cujo 
acionamentoé feito por motor combinado com dispositivos automáticos. Não exigem 
constantemente intervenção do homem. 
Como exemplo, temos os secadores automáticos de grãos, ordenhadeiras 
automáticas para tirar leite de vacas e conjuntos que fazem abastecimento automático de 
água. O homem apenas supervisiona o trabalho, pondo as instalações em 
funcionamento, fazendo as regulagens necessárias etc. 
 
 
 
 
29 
 
 
 
Capítulo 3 
 
Animais domésticos como fontes de potência 
 
 Nos dias atuais, quando já ultrapassamos a Era Industrial e adentramos a chamada 
Era Tecnológica, os animais domésticos podem parecer, a muitos, simples reminiscências 
de um passado pioneiro. Algumas das principais razões para que esse conceito se 
generaliza são a acelerada evolução por que tem passado a agricultura de várias regiões 
de nosso país, a crescente expansão da indústria nacional de motores, tratores e 
máquinas, o constante declínio na oferta de mão-de-obra na zona rural e a tendência de 
adotar a tratorização como índice de desenvolvimento. 
 No Brasil, dadas suas dimensões continentais, existem regiões com os mais variados 
níveis tecnológicos e situações sócio-econômicas típicas, para as quais a tração animal e 
a tratorização representam, respectivamente, fases primária e avançada de um processo 
de mecanização agrícola em evolução. Em nosso país, os animais domésticos, como 
fonte exclusiva de potência, são mais utilizados em regiões onde os agricultores 
apresentam pequeno poder aquisitivo, devido às reduzidas dimensões de suas 
propriedades ou à baixa renda de suas culturas. Os animais são também recomendados 
para zonas de topografia acidentada ou aquelas em que, por falta de estradas, apenas a 
tração animal pode ser utilizada como meio de transporte. 
 É notório o fato histórico de que os países onde a etapa de tratorização se efetivou 
com absoluto sucesso são exatamente aqueles onde, anteriormente, o emprego da força 
animal havia se consolidado em bases técnicas racionais. 
 
3.1 Formas de utilização 
 
 São duas as formas básicas de utilização dos animais domésticos como fontes de 
potência: 
 
 para desenvolver esforço tratório: tracionando máquinas e implementos 
 para transporte de cargas no dorso. 
 
Os animais domésticos não se adaptam bem ao fornecimento de potência para fins 
estacionários. Antes da introdução dos motores de combustão, os equinos e muares e, 
em menor grau, bovinos e outros animais, foram bastante usados para acionar certas 
máquinas estacionárias através de atafonas e esteiras rolantes, acionar moinhos, 
máquinas de bombeamento, etc. Atualmente, usam-se animais para acionar moendas 
de cana e máquinas de olarias. 
A atafona, constitui-se de um varal, tendo uma das extremidades fixa um mecanismo 
de coroa-pinhão e, na outra, são atrelados os animais. O varal descreve um movimento 
circular, convertendo a força de tração dos animais, aplicada na sua extremidade em 
torque numa árvore motriz. 
Tração de máquinas e implementos. A mais usual, entre todas as formas de 
utilização dos animais na agricultura. A aptidão dos animais domésticos para tração 
depende da espécie, da raça, do peso vivo e conformação geral de seus corpos, bem 
como da velocidade e tempo de trabalho contínuo. De forma geral, os bovinos 
desenvolvem maior esforço tratório a baixas velocidades, enquanto os equinos e muares 
trabalham a velocidades médias maiores, porém desenvolvendo menor força de tração. 
30 
 
 
 
Para uma mesma espécie, raça, peso vivo, etc. a capacidade em desenvolver 
esforço tratório é afetada pela alimentação e pela forma de atrelamento. 
Transporte de cargas no dorso. A capacidade de transporte de cargas no dorso varia 
com o peso vivo, segundo a espécie, da seguinte forma: 
 
Espécie Capacidade de carga em % 
do peso vivo 
Distância percorrida em 
km/dia 
Eqüinos 45 – 50 25 – 30 
Muares 55 – 60 30 – 35 
Asininos 60 – 65 35 – 40 
 
 Para distâncias relativamente curtas, todavia, a capacidade de transporte no dorso 
pode exceder, em muito, aqueles valores. Em estudos de transporte de cana-de-açúcar, 
realizados em região declivosa do Nordeste Brasileiro foram levantados os dados 
constantes da Tabela a seguir. 
 
Capacidade de transporte de cana-de-açúcar no dorso de muares, em cangalhas1, nas 
regiões declivosas do Estado de Pernambuco (Relatório Técnico CONOR – 
PLANALSUCAR/IAA, 1978). 
 Faixa de variação dos dados observados (7 determinações) 
Local dos 
Ensaios 
Declividade 
do terreno 
Carga 
(kg) 
Distância 
(m) 
Tempo 
(s) 
Fluxo de 
transporte (t.km/h) 
Usina 
Aliança 
 
30% 
 
317 - 390 
 
122-335 
 
604-778 
 
0,23 - 0,56 
Usina 
Cucaú 
 
36% 
 
26 - 322 
 
67-486 
 
479-1263 
 
0,12 - 0,43 
Usina 
Trapiche 
 
44% 
 
251 - 348 
 
56 – 180 
 
358 – 853 
 
0,11 – 0,26 
Usina 
Pedrosa 
 
46% 
 
220 – 329 
 
249 – 632 
 
841 – 1565 
 
0,25 – 0,55 
 
 O fluxo de transporte Ft é obtido através da seguinte relação: 
 
 
t
dc
Ft

 
onde: 
 
c = carga transportada em cada ciclo, em toneladas; 
d = distância total percorrida no ciclo (ida e volta), em quilômetros; 
t = tempo total do ciclo (carregamento, ida, descarregamento, volta), em horas. 
 
 Por exemplo, um fluxo de transporte de 0,25 t.km/h indica que o sistema (animal + 
cangalha + homem), operando sob determinadas condições, é capaz de transportar 250 
kg, na distância de 1 km, no tempo de 1 hora. 
 
 
 
 
 
1 Armação de madeira ou de ferro em que se sustenta e equilibra a carga dos animais, metade para um lado 
delas, metade para o outro; cangalha. 
31 
 
 
 
3.2 Capacidade de trabalho em tração 
 
 A capacidade para desenvolver esforço tratório relaciona-se com o peso vivo, com a 
velocidade de caminhamento e com a espécie dos animais. Na velocidade de 0,8 a 1,0 
m/s (2,9 – 3,6 km/h), eqüinos e muares desenvolvem a máxima capacidade de trabalho 
(kgm/dia) na jornada. Nessa velocidade, o esforço tratório desenvolvido varia de 1/8 a 
1/10 do peso vivo. Todavia, essas características de desempenho poderão atingir níveis 
de até 50% mais elevados, sob condições especiais. Assim, em ensaios realizados pela 
Divisão de Mecanização Agrícola, da Secretaria de Agricultura do Estado de São Paulo, 
com parelhas de animais em pista de terra compactada de 100 metros de comprimento, 
obtiveram os seguintes resultados: 
 
Raça Peso vivo 
da parelha 
(kg) 
Força de 
tração 
média (kgf) 
Relação peso 
vivo/força 
de tração 
Velocidade 
média (km/h) 
Potência 
média (cv) 
Eqüinos 
 mestiço 
bretão 
pesado 
 
 
 
1080 
 
 
 
208 
 
 
 
1:0,19 
 
 
 
5,4 
 
 
 
4,2 
 mestiço 
bretão 
leve 
 
 
860 
 
 
166 
 
 
1:0,19 
 
 
5,4 
 
 
3,3 
Muares 
 mestiço 
bretão 
 
 
830 
 
 
195 
 
 
1:0,23 
 
 
4,1 
 
 
3,0 
 nacional 700 188 1:0,27 5,0 3,5 
Boi 
Caracu 
 
1130 
 
215 
 
1:0,19 
 
5,1 
 
4,0 
Fonte: Boletim da Divisão de Mecanização Agrícola, DEMA, Secr. Agr. Est. São Paulo. 
1957-58. 
 
 Conforme se verifica, o máximo esforço tratório observado nesses ensaios variou, 
aproximadamente, entre1/4 e 1/5 do peso vivo da parelha. 
 A escolha dos animais muitas vezes é limitada pela disponibilidade dos mesmos na 
região. A aptidão dos animais domésticos para tração depende da espécie, da raça e do 
próprio animal. Descrevemos, a seguir, as vantagens e desvantagens de cada um destes 
critérios de escolha: 
 
3.3 Escolha de animais em função da espécie 
 
Equinos (cavalos) 
 
 Vantagens 
o Animal manso, fiel ao seu dono; 
o Adestramento fácil para diversos tipos de trabalhos; 
o Animal “inteligente”, apto para trabalhos de precisão; 
o Trabalha a velocidades maiores de 1 m/s a 1,5 m/se (3,6 km/h a 5,4 km/h). 
 
 Desvantagens 
o muitas vezes fora das raças próprias para tração, o cavalo é leve demais 
para fornecer um trabalho pesado; 
32 
 
 
 
o requer alimentação e cuidados mais especiais; 
o cansa mais rápido; 
o o preço de compra é alto e não se vende para carne depoisda vida útil para 
o trabalho. 
 
Muares (mulas) 
 
 Vantagens 
o animal rústico, frugal, resistente; 
o preço de compra relativamente baixo; 
o velocidade de trabalho quase equivalente à do cavalo. 
 
 Desvantagens 
o mais difícil de adestrar; 
o menor peso; 
o preço de venda é baixo depois da vida útil para o trabalho 
 
 
Asininos (jumento) 
 
 Vantagens 
o animal manso, fiel, rústico e frugal; 
o preço de compra baixo, alimentação e cuidados simples; 
o adestramento fácil, inteligente; 
o resistente ao trabalho; 
o adequado para transporte de cargas de até 2/3 de seu peso. 
 
 Desvantagens 
o muito leve, esforço limitado de tração disponível; 
o cansa depressa se a velocidade de trabalho for rápida demais; 
o sem valor de venda no fim do período útil para o trabalho. 
 
Bovinos 
 
 Vantagens 
o trabalho lento – 0,6 a 0,8 m/s (2,16 km/h a 2,9 km/h) mas contínuo; 
o animal rústico e resistente, alimentação simples; 
o arreiamento muito simples 
o preço de compra relativamente baixo em comparação com o do cavalo 
o seu peso permite esforços maiores 
o bom valor de venda depois da vida útil, principalmente em época de 
engorda; 
 
 Desvantagens 
o animal mais difícil de adestrar- no início precisa de mais uma pessoa para 
ser conduzido; 
o lento demais para alguns trabalhos; 
o pouco adaptado a trabalhos de precisão 
 
33 
 
 
 
3.4 Escolha em função da raça 
 
 No quadro a seguir apresentam-se alguns dados referentes as raças bovinas mais 
comuns no país. 
 
 Índice de Baron ou índice anamorfósico. Para se avaliar a aptidão de trabalho de 
equinos e muares, poderá ser utilizado o denominado índice anamorfósico. Conforme 
ilustra a Fig. 3.1, sendo A altura da cernelha e C o perímetro torácico. O índice 
anamorfósico I é fornecido pela seguinte relação 
 
A
C
I
2
 
 
 
Figura 3.1. Dimensões do animal para determinação do índice anamorfósico. (Fonte: 
Conti, M., tratado de Mecânica Agrícola, Buenos Aires, 1942.) 
 
Quando I for maior que 2,116, o animal revela aptidão para tração; se for menor que 
2,116, o animal revela aptidão para desenvolver velocidade. 
 
O trabalho mecânico ( ) desenvolvido pelo animal por dia de serviço pode ser 
estimado por: 
 
)(VIVO PESO DO PRODUTO kgPESO 
 
 Ao se medir o comprimento do passo de um animal, verifica-se que ele é cerca de 3/4 
da altura da cernelha, quando desenvolve um esforço tratório médio da ordem de 30 
vezes o índice anamorfósico. Assim, o trabalho mecânico ( ) desenvolvido pelo animal, 
em cada passo, poderá ser estimado por: 
 
 kgm) - tro(kilogrâme 5,22
4
3
30 AIAI  
 
 
 
 
34 
 
 
 
Exemplo ilustrativo 
 Um cavalo da raça Percheron apresentou as seguintes características ponderais e 
dimensionais: peso = 720 kg; altura = 1,7 m; perímetro torácico = 2,1 m. Calcular a 
distância percorrida por dia de serviço, desenvolvendo uma quantidade de trabalho diário 
equivalente a 3600 vezes o peso vivo. 
 
 
Solução: 
 
a) Cálculo do índice anamorfósico 
 
 5941,2
7,1
1,2 2
I 
b) Cálculo do trabalho mecânico por dia de serviço: 
 
)(VIVO PESO DO PRODUTO kgPESO 
diakgm/ 000.592.27203600  
 
c) Cálculo do trabalho desenvolvido em um passo: 
 
AI  5,22 
 passokgm/ 22,997,15941,25,22  
 
 Se dividirmos o trabalho diário realizado pelo animal pelo trabalho desenvolvido num 
passo, teremos o número de passos dados num dia. 
 
 passos/dia 124.26
kgm/passo 22,99
kgm/dia 000.592.2
 
 
 Se multiplicarmos este valor pela metragem de cada passo, teremos a distância (D) 
percorrida num dia. 
 
d) Cálculo da distância percorrida: 
 
 metros 8,307.337,1
4
3
124.26 D 
 
 Admitindo como valor médio que cada passo do cavalo se efetue num segundo, sua 
velocidade (V) de deslocamento será: 
 
 m/hora 590.4600.37,1
4
3
V 
 
 
 
 
35 
 
 
 
 O tempo (t) para percorrer a distância (D) será: 
 
 minutos 18 e horas 7ou horas 3,7
m/hora 590.4
m 8,307.33
t 
 
 Distribuição do peso do animal. Outro ponto importante é a forma como se distribui o 
peso do animal entre as patas traseiras e dianteiras. Demonstrou-se que animais ideais 
para tração são aqueles em que 42 – 43% do peso estão apoiados sobre as patas 
traseiras e os restantes 57 – 58% sobre o trem anterior. 
 Conforme ilustram as silhuetas da Figura 3.2, essa distribuição pode ser alterada 
durante o caminhamento do animal e, principalmente, devido à inclinação da linha de 
tração. O peso P do animal, aplicado em seu centro de gravidade G, se divide entre as 
patas posteriores e anteriores, de acordo com sua conformação geral característica da 
raça. A componente “p” da força de tração T é somada ao peso do animal, alterando a 
posição do centro de gravidade e, consequentemente, a distribuição de cargas. O uso de 
uma lombeira, conforme indicado na silhueta II da Figura 3.2, pode constituir um recurso 
para que a componente vertical da tração se distribua de maneira mais uniforme. 
 
 
 
Figura 3.2. Ação da inclinação da linha de tração sobre a distribuição de peso entre as 
patas traseiras e dianteiras do animal (Fonte: Conti, M., Tratado de Mecânica Agrícola, 
Buenos Aires, 1942.) 
 
3.5 Jornada dos animais e número de cabeças da tropa de serviço 
 
 A jornada dos animais, ou seja, o tempo de duração do trabalho diário, é um fator 
muito importante quando se compara o desempenho operacional de implementos de 
tração animal com aqueles tratorizados. A jornada e os dias anuais de trabalho 
constituem também importante informação, quando se pretende apropriar custos do 
trabalho animal. 
 A jornada dos animais varia de 6 a 8 horas, para serviços que exigem esforço 
compatível com o peso vivo e com a alimentação fornecida. Sob condições de trabalho 
severo, essa jornada reduz-se para cerca de 3 a 4 horas. Sob regime normal de trabalho, 
os bovinos apresentam uma vida útil média de 10 anos e os muares de 12 a 15 anos. 
 Com relação aos dias anuais de trabalho, a Tabela a seguir mostra os resultados de 
observações feitas com um lote de 32 muares e 14 bovinos, utilizados sob regime normal 
de trabalho agrícola. Por essa Tabela, observa-se que a eficiência de tempo varia de 
36 
 
 
 
acordo com os meses do ano (em função da época de realização das operações 
agrícolas) e com a espécie (muar ou bovino). A máxima eficiência de tempo, ao longo dos 
12 meses do ano, para muares, foi de 80,8% e, para bovinos, de 89,2%. Isso indica que, 
por vários motivos (doenças, acidentes, etc.), os animais podem deixar de estar 
disponíveis para o trabalho; daí a necessidade de dimensionar a tropa de animais de 
serviço com um excesso de no mínimo 10 a 20% sobre o número total de cabeças 
requeridas. 
 
Tempo efetivo de trabalho dos animais durante os meses do ano. (Boletim nº 9, IAC, 
Campinas, SP, 1937) 
 Dias de trabalho de 1 animal no mês* Eficiência de tempo (%) 
Meses do 
 Ano 
Dias 
úteis 
Muar Bovino Muar Bovino 
Jan 25 13,7 16,5 54,8 66,0 
Fev 24 11,3 20,5 47,1 85,4 
Mar 27 12,8 22,2 47,4 82,2 
Abr 24 12,3 19,9 51,3 82,9 
Mai 26 9,5 15,7 36,5 60,4 
Jun 26 8,0 19,8 30,8 76,2 
Jul 25 9,0 22,3 36,0 89,2 
Ago 26 10,1 17,5 38,8 67,3 
Set 25 14,5 21,3 58,0 85,2 
Out 26 21,0 19,8 80,8 76,2 
Nov 24 17,2 11,0 71,7 45,8 
Dez 26 16,4 17,4 63,1 66,9 
ANO 304 155,8 223,9 51,3 73,7 
* Média da tropa de animais de serviço 
 
3.6 Rendimento termomecânico - tm 
 Os animais proporcionam trabalho de acordo com os alimentos que recebem em sua 
ração diária, dentro de certos limites, tal como ocorre com os motores térmicos que 
convertem a energia dos combustíveis em trabalho útil. 
 Os alimentos representam o que poderia denominar-se de energia potencial, expressa 
em termos de kcal/kg de alimento. Como 1 kcal corresponde ao trabalho mecânico de 
427 kgm, é possível estabelecer-se uma relação entre o trabalho teórico ou motor - m , 
representado pela conversão total das colorias contidas nos alimentos consumidos, e o 
trabalho útil - u , proporcionado pelo animal, na tração ou no acionamentode máquinas e 
implementos. A essa relação dá-se o nome de rendimento termomecânico do animal: 
 
 
m
u
tm


  
 
Exemplo ilustrativo 
 
 Seja uma ração constituída por 12 kg de alfafa e 4 kg de milho, totalizando 16 kg de 
alimentos, consumidos diariamente por um cavalo de tiro de 500 kg de peso vivo. A 
capacidade diária de trabalho desse animal, em termos de kgm é numericamente igual a 
3400 vezes o seu peso vivo. 
 
 
37 
 
 
 
 A análise dos componentes da ração forneceu os seguintes resultados: 
 
Componentes Teor (g/kg) nos componentes da ração 
 Alfafa Milho 
• hidrato de carbono 320 460 
• proteínas 160 80 
• matérias graxas 27 32 
 
Calcular o rendimento termomecânico do animal. 
 
Solução: 
 
1) Cálculo da quantidade de hidrato de carbono, de proteínas e de matéria graxa: 
 
 a) hidrato de carbono 
 - alfafa (12 x 320 g)... ... ... ... 3840 g 
 - milho (4 x 460 g)... ... ... ... 1840 g 
 Total de hidrato de carbono 5680 g 
 b) proteínas 
 - alfafa (12 x 160 g)... ... ... ... 1920 g 
 - milho (4 x 80 g)... ... ... ... 320 g 
 Total de proteínas 2240 g 
 c) matéria graxa 
 - alfafa (12 x 27 g)... ... ... ... 324 g 
 - milho (4 x 32 g)... ... ... ... 128 g 
 Total de matéria graxa 452 g 
 
2) Cálculo do valor da ração em kcal: 
 
Componentes Kcal/kg* Quantidade (kg) Total de Kcal 
hidrato de carbono 3800 5,680 21584 
Proteína 4500 2,240 10080 
matéria graxa 900 0,452 407 
Total geral 32071 
* Fornecido por tabelas de valor calórico de alimentos. 
 
3) Cálculo do rendimento - tm 
 
 a) kgmkcalm 317.694.13 32071427  
 b) kgmkgu 000.700.13400 500  
 c)  %41,12 1241,0
317.694.13
000.700.1
tm 
 
 
 
 
 
38 
 
 
 
3.7 Formas de atrelamento e arreios 
 
 O atrelamento dos animais pode ser classificado de duas maneiras: 
 
a) de acordo com o tipo de equipamento a ser tracionado: 
 atrelamento em veículos de transporte: 
 com 2 varais; 
 com 1 varal. 
 atrelamento em máquinas e implementos: 
 com cabeçalho; 
 sem cabeçalho. 
 
b) de acordo com a posição relativa dos animais: 
 atrelamento singelo (um a um): 
 em parelha ou junta; 
 em tandem (um atrás do outro). 
 atrelamento por parelhas (dois a dois) em tandem; 
 atrelamento em linha (um ao lado do outro). 
 
De acordo com esses tipos de atrelamento, os arreios apresentam maior ou menor 
complexidade a fim de atender a cada condição. 
 
Atrelamento em veículos de transporte. Os veículos de transporte à tração animal 
são direcionados por meio de varais. Quando é provido de 2 varais, atrela-se o animal no 
meio destes, conforme mostra a Figura 3.4. 
 
 
Figura 3.4. Atrelamento em veículo de transporte de 2 varais e respectivo arreamento. (A) 
Tapa, (B) bridão, (C) coalheira, (D) selote, (E) barrigueira, (F) tirante, (G) porta-varal, (H) 
rédeas, (I) retranca, (J) rabicheira. 
 
Quando o veículo de transporte é provido de um só varal, há necessidade de atrelar 
uma parelha de animais. O varal é colocado entre os animais e sujeitado não por um 
selote, mas pelas coalheiras, como ilustra a Figura 3.5. 
 
39 
 
 
 
 
Figura 3.5. Atrelamento de 1 parelha de animais em veículo de transporte de 1 só varal. 
 
Atrelamento em máquinas e implementos. O direcionamento das máquinas e 
implementos, em relação aos veículos de transporte, é função secundária. Quando 
necessário, como é o caso de alguns tipos de semeadoras, adubadoras, etc. essas 
máquinas apresentam um cabeçalho semelhante ao varal único dos veículos de 
transporte. Por essa razão, o arreamento é bastante simplificado. 
Para eqüinos e muares o arreamento padrão de atrelamento a implementos sem 
cabeçalho é mostrado na Figura 3.6. Consta, basicamente, das seguintes partes: (I) tapa, 
(II) coalheira, (III) lombeira e (IV) corrente de tiro. O tapa é o conjunto de peças que ocupa 
a cabeça do animal. Tem por função permitir sua condução, sendo constituído das 
seguintes partes: A) antolhos; B) faceiras; C) testeira; D) afogador; E) focinheira; F) freio 
ou bridão; G) cabeção e H) rédeas ou guia. 
 
 
 
Figura 3.6. Arreamento para atrelamento de eqüinos e muares a máquinas e implementos 
agrícolas sem cabeçalho. 
40 
 
 
 
A coalheira é a peça que cinge a base do pescoço do animal. É constituída das 
seguintes partes: A) almofada; B) canzis; (1 par), metálicos ou de madeira; C) francalete, 
unindo os canzis na parte inferior. Os canzis apresentam, lateralmente, ganchos (E) que 
constituem os dois pontos onde se exerce a força de tração do animal. Nestes ganchos 
prendem-se as extremidades das correntes de tiro (IV). 
A lombeira é uma faixa de tecido resistente, cuja função é sustentar as correntes de 
tiro que partem da coalheira e vão ter ao balancim, evitando que se embaracem nas 
pernas traseiras do animal. Outra função da lombeira é a de melhorar a distribuição da 
componente vertical da força de tração, conforme foi mostrado na Figura 3.2. 
Os balancins, mostrados na Figura 3.7, são órgãos que fazem o acoplamento das 
correntes de tiro à alça de atrelamento da máquina ou implemento. A função do balancim 
individual para cada animal é igualar os esforços nas correntes de tiro, permitindo que o 
animal possa desenvolver sua força de tração plenamente, sem perder o equilíbrio. É 
constituído de um travessão, tendo em cada extremidade um gancho e, na parte média 
outro gancho, denominado “gancho do balancim”. 
 
 
Figura 3.7. Jogo de balancins. (I) Para 2 animais. (II) Para 3 animais. (III) Para 4 animais. 
 
Quando se faz o atrelamento de um número maior de animais (2, 3, 4, 5 etc.), é 
necessário que haja um balancim maior e mais resistente, entre os balancins individuais, 
denominado balancim principal, como ilustrado na Figura 3.7. 
 
Atrelamento de bovinos. O arreamento utilizado para bovinos recebe a denominação 
de canga ou jugo, e pode ser de dois tipos: a) de tiro pela cernelha e b) de tiro pela 
cabeça, conforme ilustra a Figura 3.8. 
 
 
41 
 
 
 
 
 
Figura 3.8. Canga ou jugo para juntas de bovinos. (I) De tiro pela cernelha. (II) De tiro pela 
cabeça. 
 
A canga utilizada em nosso país é do tipo de tiro pela cernelha, conforme ilustra a 
Figura 3.9, e pode ser dupla ou simples. 
 
 
 
Figura 3.9. Canga de tiro pela cernelha. (I) Canga dupla (A – cangalho, B – canzis, C – 
brocha). (II) Canga simples. (III) Canga simples sem canzins. 
 
No caso específico da canga dupla, o órgão de tiro simplifica-se em uma única peça, 
de madeira, denominada cambão, que une a alça de atrelamento da máquina ou 
implemento ao centro do cangalho. 
Na Europa e Ásia são comuns os jugos de tiro pela cabeça, apesar de ser um 
sistema primitivo e deficiente. Como se observa na Figura 3.10, o jugo de tiro pela cabeça 
pode atuar na testa ou na nuca do animal. 
 
 
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Figura 3.10. Jugo de tiro pela cabeça. (I) Jugo duplo frontal. (II) Jugo simples de nunca. 
 
Tipos de atrelamento de acordo com a posição relativa dos animais. A posição 
relativa entre os animais determina diversos tipos de atrelamento. O mais simples é o 
atrelamento singelo de 2 animais. Quando estão um do lado do outro, denomina-se 
parelha ou junta (caso de bovinos); quando atrelados um na frente do outro, recebe a 
denominação de atrelamento singelo em tandem. 
Diz-se que o atrelamento é por parelhas em tandem quando os animais são 
dispostos aos pares, uns na frente dos outros, conforme mostra a Figura 3.11. 
 
 
 
 
Figura 3.11. Atrelamento por parelhas em tandem de 6 cavalos em arado de 3 aivecas. A 
– balancim do arado. B – balancim principal da parelha. C – corrente de tiro da parelha. 
Os números referem-se ao comprimento dos braços dos balancins em polegadas. (Fonte: 
Agr. Eng. 3(2): 23-27, 1922.). 
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No atrelamento em linha, os animais são dispostos uns ao lado dos outros, conforme 
mostra a Figura 3.12. 
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Figura 3.12. Atrelamento em linha de 7 cavalos em arado de 3 aivecas. Os números 
indicam o comprimento