Polias

Como experimento de interação lúdica, temos os pesos idênticos suspensos por diferentes quantidades de polias. Através de cordas de apoio podemos puxar os mesmos pesos e perceber como os mesmos ficam mais leves a medida que se tem mais polias envolvidas; provando fisicamente a função das polias de diminuir a força aplicada no levantamento de objetos.

As polias são máquinas que, ao serem corretamente associadas, podem auxiliar na redução de esforço no levantamento de objetos. As polias são utilizadas basicamente para o levantamento vertical de corpos de massa m por meio da aplicação de forças em cordas e fios. São usadas em larga escala na construção civil, por facilitar o deslocamento de objetos em diferentes níveis.

O sistema de polias associadas representou uma grande evolução também no comércio, por facilitar o processo de carga e descarga em navios mercantis.

Vamos mostrar aqui dois tipos de sistema de polias: a polia fixa e as polias associadas.

Polia fixa: a figura mostra uma pessoa levantando um objeto por meio de uma única polia fixa no teto.

A força aplicada tem direção oposta ao movimento do objeto e nesse caso é idêntica ao esforço que a pessoa faria caso pegasse o objeto diretamente com as mãos. Ou seja, o objetivo das polias fixas não é a diminuição do esforço, mas sim a facilidade de posicionamento do objeto, mudando a direção de aplicação da força.

Polias fixas e móveis: já o sistema de polias móveis tem o objetivo de mudar a direção da força aplicada e ainda diminuir o esforço total do sistema. Na próxima figura temos um sistema com uma polia fixa e uma polia móvel.

A polia de número 1 é fixa e apenas mudou a direção da força, mas não diminuiu o esforço necessário para levantar o objeto.

A polia de número 2 está presa ao objeto erguido. Não havendo contato entre ela e o teto. Por essa razão ela é classificada como polia móvel.

A partir da aplicação da força F, tanto o objeto quanto a polia assumem posições superiores, mas nesse caso a força aplicada não é igual ao peso real do objeto.


F = força em Newtons (N)m = massag = aceleração da gravidade

Em termos gerais, a força F necessária para levantar um peso pode ser representada pela equação abaixo:

F = força

P = peso

n = número de polias móveis

Cada polia móvel tem a capacidade de diminuir pela metade a força necessária para levantar um objeto, ou seja, quanto maior o número de polias móveis, menor a força aplicada no sistema. As polias 2, 3 e 4 do sistema a seguir são móveis:

Logo, a força necessária para levantar o objeto preso à polia 4 é igual à oitava parte do peso real do objeto. Como representado na equação abaixo:

Isso significa que um objeto de peso igual a 640 N, ou 64 kg, será levantado por uma força oito vezes menor. A força necessária nesse caso corresponde a 80 N, ou seja, como se o objeto apresentasse apenas 8 kg de massa.


Referência e imagens: Mundo Educação.

Autoria:

Bassini, A.; Pusceddu, L.; Silva, S. (2020) Polias.

Créditos detalhados

Autores:

Stephanne A. A. Silva

Luca Hermes Pusceddu

Ailton Marcos Bassini - bassini@usp.br