Dispositivo composto: alavanca de 1º gênero com braço de esforço a_e = 0,90 m e braço de carga a_l = 0,30 m…

Questão

Dispositivo composto: alavanca de 1º gênero com braço de esforço a_e = 0,90 m e braço de carga a_l = 0,30 m puxa a extremidade livre de uma polia móvel (MA_polia = 2) que sustenta a carga P = 480 N. O operador desloca a extremidade de esforço 0,45 m; trabalho de entrada medido W_in = 40 J. Determine: (a) MA da alavanca; (b) MA da polia; (c) MA ideal total; (d) força de esforço F aplicada; (e) deslocamento da carga; (f) trabalho útil W_out; (g) eficiência ?; (h) escreva uma explicação curta e não técnica dos resultados para um público leigo.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos e comunicação modelo: 1) MA_alavanca = a_e / a_l = 0,90 / 0,30 = 3 (adimensional). 2) MA_polia = 2 (dado). 3) MA_ideal total = MA_alavanca × MA_polia = 3 × 2 = 6. 4) Força equivalente na alavanca = P / MA_polia = 480 N / 2 = 240 N. Então esforço F = 240 N / MA_alavanca = 240 / 3 = 80 N (unidade: N). (usar F = 80 N) 5) Deslocamentos: para a alavanca d_e / d_l = a_e / a_l = 3 ? d_l (ponto de aplicação na alavanca) = d_e / 3 = 0,45 / 3 = 0,15 m. Essa é a distância que a extremidade livre do cabo é puxada; para a polia móvel a elevação da carga é metade do cabo puxado: d_carga = 0,15 / 2 = 0,075 m (unidade: m). 6) Trabalho útil W_out = P · d_carga = 480 N × 0,075 m = 36 J (unidade: J). 7) Eficiência ? = W_out / W_in = 36 J / 40 J = 0,90 = 90%. Comunicação curta e não técnica: "O mecanismo reduz a força necessária de 480 N para 80 N (vantagem mecânica total 6): o operador puxa 0,45 m para levantar a carga 0,075 m. Do trabalho aplicado (40 J), 36 J foram convertidos em elevação útil; 10% se perdeu por atrito ou dissipação (eficiência 90%)."

Explicação

Os cálculos realizados demonstram como as vantagens mecânicas da alavanca e da polia se combinam para facilitar o levantamento de uma carga pesada, permitindo que uma força menor seja aplicada. A eficiência de 90% indica que a maior parte do trabalho realizado é efetivamente utilizada para elevar a carga, com apenas uma pequena parte perdida. Esse entendimento é fundamental para reconhecer a importância dos dispositivos mecânicos na redução do esforço físico necessário em tarefas de elevação.

Raio-X da questão

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