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 |  |
| Na construção civil, para colocar os materiais no cimo das obras |  |
| Nos barcos para controlar as velas. |  |
| Nos elevadores dos poços das minas, para descer os mineiros e recolher o minério |  |
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.
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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. |  |
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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. |  |
| Pormenor das ligações das peças de madeira à 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. |  |
| Com um serrote de costas, cortamos as peças de madeira. |  |
| Marcamos os furos a realizar no engenho de furar. |  |
| 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. |  |
| Montamos os arames e as roldanas, nas peças de madeira. |  |
| Após o corte dos arames, com a medida ajustada, vamos usar a pistola de cola térmica, para os fixar à madeira. |  |
| Agora, temos as peças montadas e preparadas para iniciar a resolução do nosso problema. Falta ainda instalar o fio no sistema. |
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| Sistema de três roldanas montado e em funcionamento. |  |
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. |
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
