Máquinas Simples Roldanas

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Máquinas Simples - Roldanas
Marcus Vinicius Redondo – markinho200.mr@gmail.com 
Rafael Rodrigues Kalil Grillo – rafaelrkgrillo@outlook.com
Vinicius Atanazo Santos – viniciusantos2001@gmail.com
Lucas Valentim – lucas_valent@hotmail.com
Laboratório de Física III – Engenharia de Controle e Automação – Turma B
Professor Responsável: Guilherme Nery Prata
Resumo. O seguinte trabalho aborda o estudo das roldanas através de uma prática realizada no laboratório do Instituto Federal de São Paulo, foram realizadas analises práticas fazendo uso de um suporte universal utilizado para alocar as polias suportadas por fios, foram feitas diferentes combinações entre polias fixas e polias móveis à fim de perceber as propriedades de cada tipo dentre as duas, além de medir os pesos movimentados, após o reconhecimento de todos os dados, foram desenvolvidas tabelas com as variações dos dados de lançamento à fim de facilitar o entendimento do experimento. 
Palavras chave: experimento, roldanas, polias móveis fixas. 
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Introdução
 No seguinte relatório foram debatidos os resultados obtidos a partir dos experimentos feitos, no laboratório de física, com os alunos da engenharia do Instituto Federal de São Paulo em Catanduva. Nessa atividade foram desenvolvidos quatro tipos de conjuntos de roldanas, possibilitando o aprendizado de diferentes situações possíveis entre as polias e seus tipos. 
 Portanto, para um melhor entendimento sobre o funcionamento do experimento, é importante conhecer melhor alguns assuntos relacionados aos dois tipos de polias e como funcionam seus mecanismos básicos.
 A principal função das polias é a possibilidade de movimentar com mais facilidade algum corpo, isso é representado pela seguinte formula:
F: Força aplicada. 
n: Número de polias móveis.
P: Peso deslocado.
 A partir dessa fórmula pode-se perceber que, quanto maior for a presença de polias móveis em um conjunto, a força exercida “F” será consideravelmente menor para o deslocamento de um corpo com peso “P”. Essa analise se torna possível por causa da vantagem mecânica, representada a seguir:
 Vantagem mecânica.
 Força resistente (Peso).
 Força potente (Força aplicada).
 A vantagem mecânica estabelece uma relação 
entre as forças uteis e totais no conjunto, portanto, para saber se há vantagem mecânica no mesmo, faz-se a conta considerando a força potente como a força aplicada (F) da primeira equação mostrada, lembrando que só será vantagem caso o resultado seja diferente, e obrigatoriamente, maior que 1.
 Quanto ao rendimento da força aplicada no conjunto para o deslocamento do corpo, é representada pela seguinte fórmula:
: Rendimento.
: Trabalho resistente.
: Trabalho potente.
 Todavia, para o cálculo dos trabalhos representados, tem-se as seguintes equações:
 = 
: Força resistente.
h: Diferença entre a distância do corpo erguido (eixo y ).
: Força potente.
d: Diferença entre a distância da força aplicada (eixo y).
Materiais e métodos
 
Os materiais utilizados no experimento de máquinas simples foram:
Figura 1: Máquina simples
Figura 2: Balança.
· Suporte universal: utilizado para suspender as roldanas, o fio e os blocos.
· Roldanas: utilizadas para mudar o sentido da força aplicada.
· Fio: utilizado para sustentação dos pesos e aplicação da força.
· Blocos: aplicado como corpos de prova para realização do experimento.
· Balança: empregada para medir as massas dos blocos (Figura 2).
· Dinamômetro: usado para medir a força aplicada (até 2N).
Utilizando os materiais especificados anteriormente foi possível realizar o experimentos com os seguintes passos:
A massa de cada bloco foi aferida com utilização dos blocos, e por meio de uma calculadora encontrou-se seus respectivos pesos. Em seguida, foi efetuada a montagem de cada aparato utilizando as linhas, as roldanas e os blocos. Para execução dos experimentos aplicou-se uma força numa ponta do fio, a fim de observar o deslocamento da outra extremidade. Ao finalizar todas as etapas do experimento e coletar todos os dados necessários, criou-se uma tabela com os dados necessários para preenchimento de todas as variáveis.
Resultados e Discussões
logo após o termino de todos os 4 experimentos, foi colocado todos os dados no papel para organizar os dados e então fazer os cálculos para obter todas as outras variáveis ( Vm, Wf, Wp e ᶯ ) e por fim completar a tabela abaixo:
BRAIA COLOCA A TABELA AQUI 
Na tabela apresentada acima contem P (pesos dos corpos) h ( o deslocamento que ocorro onde o corpo é fixado) , F ( força necessária para manter o sistema em equilíbrio ), d ( a distância ocorrido no inicio desse sistema de polias, Vm (vantagem mecânica), Wf (trabalho obtido pela força peso do objeto ao se mover), Wp (trabalho da força resistente em seu movimento) e por fim ᶯ (representando o rendimento) onde o rendimento ajuda a descobrir o desperdício.
Questões:
7) Baseando-se nos resultados obtidos para a força aplicada capaz de manter o mesmo bloco suspenso em diferentes configurações, é possível derivar uma equação relacionando a força aplicada (F), o peso do bloco (P) e o número (N) de polias no arranjo?
Sim, pela fórmula , em que conforme aumenta o número de roldanas (n), a força exercida fica menor.
8) Observe os valores obtidos para os trabalhos realizados pela força aplicada (WF) e pela força-peso (WP) e o rendimento (η). O que pode ser concluído em termos de energia? Qual a grande vantagem na utilização de polias?
A força aplicada tem uma redução, por conta das polias diminuir o esforço(força) aplicada. No rendimento, quando apenas tem a polia fixa não tem um rendimento bom, mas ao inserir polias móveis, o rendimento reduz.
 
9) Suponha um sistema no qual um bloco encontra-se enganchado em uma polia móvel. Em determinado momento, com o intuito de erguer o bloco, uma força F é exercida sobre o sistema. Na iminência do movimento, a força F, a tração T e a força P exercida pelo bloco sobre a polia apresentam-se na configuração mostrada na figura a seguir. 
Figura 3: Polia
Mostre como será a configuração dessas forças quando o sistema estiver em equilíbrio. Mostre que, no equilíbrio, a vantagem mecânica depende do ângulo estabelecido entre a força aplicada F e a vertical. Em particular, mostre que o limite de utilidade prática desse arranjo ocorre para um ângulo de 60°.
Para o sistema estar em equilíbrio, tem que satisfazer essa formula Vm = , em que “VM” é vantagem mecânica, “FR” é força resultante e “FM” é força potente, e assim suas forças resultantes devem ser nulas. Na situação da imagem, o valor da força total será o mesmo da força, pois com esse ângulo o sistema se tornou equilibrado. 
Conclusão
O experimento feito no laboratório de física no Instituto Federal de São Paulo no campus localizado em Catanduva, complementou a aula teórica estudada e permitiu que com os resultados obtidos fossem feito as construções e analises das tabelas, fornecendo um melhor aprendizado dos alunos de engenharia.
Após realizar estudos sobre as tabelas foi possível comprovar que ao colocar uma polia fixa e aumentar os números das polias moveis o esforço exercido na corda diminui e vantagem mecânica aumenta, e consequentemente, o deslocamento da corda diminui. 
Referências
HALLIDAY, D.; RESNICK, R..; WALKER, J. Força e Movimento I. In: ____. Fundamentos de Física: Mecânica. 9.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. p.91-121.
YOUNG, H; FREEDMAN, R. Energia potencial e conservação da energia. In: ____. Física I: Mecânica. 12.ed. São Paulo: PEARSON, 2009. p.213-246.