Atividades
Roldanas

polias

 

 

 

 

 

 

 

Roldana ou polia: Disco móvel em torno de um eixo perpendicular ao seu plano, com um sulco chamado gola ou garganta no seu contorno periférico, e a cujo eixo se liga uma peça chamada alça, destinando-se, isolada ou associada a outras, a elevar objectos pesados.
(Dicionário Porto Editora)

 

 As roldanas têm sido usadas desde os tempos mais remotos, sempre com a função de ajudar a elevar objectos pesados:

 

Nos poços de água, para alterar o sentido da força que puxa o balde RolPoco

Na construção civil, para colocar os materiais no cimo das obras elevador

Nos barcos para controlar as velas. RolBarco2

Nos elevadores dos poços das minas, para descer os mineiros e recolher o minério 136 3625 r1

 Construção de um sistema de roldanas
    
Materiais necessários:

Nesta atividade, vamos construir roldanas com os discos que se usam nos estendais de roupa. São baratas e podem ser adquiridas em qualquer drogaria ou loja de ferragens.

  • Roldanas de estendal
  • Arame de 3 mm
  • Corda de sisal ou nylon
  • Ripa de madeira 20X10
  • Pregos de arame
  • Cola térmica

Ferramentas necessárias:

  • Serrote de cortar ferro
  • Escala
  • Alicate de pontas
  • Martelo
  • lápis
  • Esquadro
  • Serrote de costas
  • Engenho de furar
  • Pistola de cola térmica

 

Primeira etapa do projeto

  • Investigação

Partindo dos exemplos vistos atrás, podemos imaginar que os sistema de roldanas ajudam a diminuir a força necessária para elevar uma massa.
Mas qual é essa diminuição?
Será que existe uma relação entre a força necessária e o número de roldanas?

O projeto que vamos realizar, tem como finalidade intuir (a partir da experimentação) que relação existe entre o número de roldanas de um sistema, e a diminuição da força necessária para elevar um determinado peso.

 

1roldana Partindo de um sistema com uma roldana, vamos medir e registar a força necessária para elevar um peso.
Em seguida acrescentamos outra roldana ao sistema, e medimos novamente. 2roldana

 

3roldana Voltamos a alterar o nosso sistema de roldanas, adicionando-lhe a terceira. Medimos a força necessária para elevar o peso, e registamos.

Clica aqui para simular a aplicação de forças num sistema de roldanas.
É necessário ter o Sun Microsystems JRE (Java Runtime Environment) instalado no computador.

 

Segunda etapa do projeto

  • Desenho técnico

Numa folha de papel A4 branca, começamos por desenhar a esquadria e a legenda.

Desenhamos as projeções ortogonais, do sistema de três roldanas, que neste caso vamos limitar ao alçado lateral, à escala 1:1.

No final, o desenho realizado pelos alunos deve ter o aspecto da figura ao lado. des roldanas

Pormenor das ligações das peças de madeira à roldana. pormenor roldana

  •  Memória descritiva

Descrição do objeto técnico, da sua finalidade, os materiais e as ferramentas necessárias à sua execução.

Terceira etapa do projeto

  • Construção do sistema de roldanas

 

Começamos por marcar na ripa de madeira, com o auxílio de um esquadro, as peças que vão servir de suporte às roldanas. IMG 4376

Com um serrote de costas, cortamos as peças de madeira. IMG 4384

Marcamos os furos a realizar no engenho de furar. IMG 4371

A operação de furação é realizada com as peças ligadas, duas a duas, com o auxílio de pregos de arame, para que os furos nas peças fiquem perfeitamente coincidentes. IMG 4379

Montamos os arames e as roldanas, nas peças de madeira. IMG 4381

 

Após o corte dos arames, com a medida ajustada, vamos usar a pistola de cola térmica, para os fixar à madeira. IMG 4404

 

Agora, temos as peças montadas e preparadas para iniciar a resolução do nosso problema.
Falta ainda instalar o fio no sistema.
IMG 4408

 

Sistema de três roldanas montado e em funcionamento. IMG 4417

 Conclusão

Com o sistema de roldanas montado, vamos medir, com o auxílio de um dinamómetro, a força necessária para elevar um peso, tal como previsto na primeira fase do projeto.
Para a experiência, vamos usar como peso uma peça em aço, que necessita de uma força de 10 Newtons (N) para a elevar.

dinamometro

Dinanómetro

 

Nº de roldanas (n) Força (P)
1 10
2 5
3 3,3

 

A partir do registo das forças, podemos verificar que existe uma relação entre o número de roldanas do sistema e a força necessária para elevar o peso:
Com uma roldana, a força exercida é de 10 N.

Com duas roldanas, a força necessária para elevar o peso é 1/2 da inicial. (5=10/2)

Com três roldanas, a força a empregar é 1/3 da inicial. (3,3=10/3)

Logo, a relação é definida pela expressão: P= R/n
P - força;  R - objecto a elevar;  n - número de roldanas do sistema

 

Algumas imagens do desenvolvimento do projeto, pelos alunos [mais...]

 

Fontes:
Walter Fendt