As máquinas simples são dispositivos mecânicos básicos que permitem mudar a intensidade ou a direção de uma força. Por exemplo: alavanca, polia, roda, parafuso, plano inclinado e cunha.
As máquinas simples servem para que o trabalho demande menos esforço e com isso se torne mais simples e, às vezes, também mais seguro.
As máquinas simples aproveitam alguns princípios físicos básicos e têm um único ponto de apoio que vai variando. Não escapam à lei da conservação da energia: na máquina simples, a energia não se cria nem se destrói, só se transforma.
Para considerar: As máquinas simples se contrapõem às máquinas compostas, que são as que combinam duas ou mais máquinas simples. Por exemplo: o guindaste, o carro, o escorrega.
- Veja também: Bens tangíveis e intangíveis
Tipos de máquinas simples
Segundo a classificação tradicional, as máquinas simples são:
- A roda. É um corpo redondo que gira em relação a um ponto fixo, denominado eixo de rotação, geralmente cilíndrico. É usado para transmitir um movimento giratório entre eixos, facilitar o deslocamento de objetos e pessoas, etc. Por exemplo: o carrinho de mão.
- A alavanca. É uma barra rígida que pode girar em torno de um ponto de apoio. É usado para multiplicar a força aplicada em uma extremidade para levantar uma carga na outra extremidade. A força aplicada na alavanca recebe o nome de força motriz ou potência e a força a vencer é chamada de resistência. O comprimento da alavanca é importante para vencer a resistência. Por exemplo: o sobe e desce.
- A polia. É uma roda com um canal onde passa uma corda. Coloca-se um peso ou carga em uma das extremidades da corda, que sobe quando é aplicada uma força maior na outra extremidade. Serve para subir objetos pesados a certa altura e para mudar a direção. Existem polias simples e outras formadas por várias rodas chamadas aparelhos. Por exemplo: a cisterna.
- O plano inclinado. É uma superfície plana que se encontra inclinada em relação à horizontal. Facilita o movimento de objetos pesados para cima ou para baixo com menos esforço. Por exemplo: a rampa.
- A cunha. É um corpo onde convergem dois planos inclinados um pouco afiados, cria-se assim um ponto de contato lacerante, que permite cortar ou rasgar objetos sólidos. Por exemplo: o machado.
- O parafuso. É um plano inclinado enrolado em espiral. A cada uma das voltas é chamado de rosca. Para que um parafuso entre em um corpo através de sua superfície, ele vai girando. Converte a força rotacional em força linear. Por exemplo: o saca-rolhas.
Importante: Algumas fontes incluem também dentro deste grupo ao torno, dado que está formado por um cilindro que enrola uma corda. No entanto, também pode ser visto como uma máquina composta, enquanto geralmente tem uma alavanca que permite operá-lo.
Exemplos de máquinas simples
- Escorregador (plano inclinado). É um plano inclinado que permite que as crianças deslizem para baixo pela força da gravidade.
- Sobe e desce (alavanca). É uma alavanca de primeiro gênero com um ponto de apoio no centro, que permite que um lado suba quando o outro desce.
- Engrenagem (roda). É uma roda dentada que faz com que um objeto possa se mover mais rápida ou lentamente, através da manipulação da força necessária para movê-lo.
- Machado (cunha). É uma cunha geralmente de metal que é usada para separar ou lacerar lenha, entre outras coisas.
- Algibre (polia). É uma polia que se utiliza para subir ou descer um balde e procurar água no fundo de um poço.
- Parafuso sem fim (parafuso). É um parafuso helicoidal que se encaixa com uma engrenagem dentada, chamada coroa. Quando gira consegue introduzir a rosca em uma madeira, conseguindo, assim, manter duas coisas unidas.
- Quebra-nozes (alavanca). É uma alavanca de combinação de potência e resistência, que permite aplicar a força sobre o ponto exato para partir a noz.
- Balança romana (alavanca). É um instrumento que mede massas e que fundamentalmente se baseia em alavancas.
- Faca (cunha). É uma cunha metálica com uma ou duas bordas afiadas e uma alça que a sustenta, usada para cortar coisas, como comida.
- Carrinho de mão (roda). É uma ferramenta de transporte manual que consiste em uma plataforma ou recipiente montado sobre uma ou mais rodas, que permitem ao usuário empurrar ou puxar.
- Abridor de garrafa (alavanca). Usa uma alavanca para levantar a tampa da garrafa com menos esforço.
- Rolo de pintura (roda). Utiliza o princípio da roda e o eixo para distribuir, com menos esforço, a pintura de maneira uniforme sobre uma superfície.
- Rampa de carga (plano inclinado). Utiliza o plano inclinado para carregar mercadorias em caminhões, reduzindo a quantidade de esforço necessário para elevar os objetos.
- Escada (plano inclinado). Utiliza o plano inclinado para converter um grande deslocamento vertical em uma série de deslocamentos menores, facilitando a subida.
- Saca-rolhas (parafuso). Usa um parafuso para perfurar a rolha e extraí-la da garrafa por rotação.
- Martelo (alavanca). É composto por um cabo e uma cabeça. O cabo funciona como uma alavanca para aumentar a força aplicada na cabeça, facilitando a ação de cravar os pregos.
- Roldana (polia). É uma polia que muda a direção da força aplicada, facilitando os exercícios de levantamento de peso.
- Trenó (plano inclinado). Utiliza o princípio do plano inclinado, facilitando o movimento mediante a conversão da energia potencial em energia cinética.
- Cinzel (cunha). É uma cunha concebida para cortar ou lavrar uma superfície, através de batidas de um martelo.
- Pá (alavanca). Usa o cabo como uma alavanca para levantar e mover terra com mais facilidade.
Exemplos de máquinas compostas
Abaixo, mostram-se exemplos de máquinas compostas fabricadas a partir de duas ou mais máquinas simples:
- Roda d’água (roda e polia). Permite extrair água mediante o princípio fundamental do rosário hidráulico. Coloca-se parcialmente imersa e, por meio do movimento contínuo, habilita-se a extração de água.
- Bomba de água (alavanca e parafuso). É um dispositivo que eleva, transfere e comprime líquidos. Utiliza os princípios fundamentais ligados à pressão.
- Guindaste (polia, alavanca e roda). Consegue levantar peso por meio de uma viga, mediante o efeito alavanca. Desta forma, é necessária uma menor quantidade de força, porque é manipulada com polias sobre um pivô giratório que permite o movimento horizontal. É indispensável para a área da construção.
- Carrinho de mão (roda e alavanca). Consegue distribuir o peso orientando-o para a roda, o que faz que se possa suportar um peso muito maior com o único esforço de empurrá-lo. É comum na área da construção.
- Tesouras (alavanca e cunha). É um exemplo típico de alavanca simples, que combina a resistência e a potência para conseguir a sua finalidade: o de cortar ao unir as duas lâminas de aço.
- Vara de pesca (alavanca e polia). Tem uma alavanca que manuseia a força e usa o braço humano como ponto de apoio. O aperfeiçoamento das varas de pesca foi fazendo cada vez menos trabalhosa a tarefa.
- Guilhotina (plano inclinado e cunha). É formada por uma lâmina muito afiada que desliza por um plano inclinado. Hoje é mais usada para cortar uma grande quantidade de papéis de só uma vez.
- Manivela (alavanca e roda). É uma ferramenta utilizada para transformar o movimento retilíneo em circular ou vice-versa. Serve para fazer girar um eixo com menos esforço (algo que era muito necessário nos carros antigos).
- Bicicleta (roda, alavanca e polia). Aplica o fundamento da roda e eixo para permitir o deslocamento da carga, ou seja, da pessoa que vai na bicicleta.
- Tenaz (duas alavancas). É composta por dois braços que atuam como uma alavanca, de aplicação semelhante à tesoura.
História das máquinas simples
As máquinas simples surgiram para resolver os problemas detectados pelas atividades cotidianas em tempos muito remotos, entre elas, a caça, a pesca ou o transporte de objetos pesados. Primeiro, foram-se desenhando certos utensílios, que depois foram se aperfeiçoando e, desta forma, surgiram as primeiras máquinas simples.
Essas primeiras máquinas funcionaram quase como uma extensão das mãos humanas: foram instrumentos de madeira para cavar, rochas afiadas para cortar e outros. Sem dúvida, produziram importantes mudanças na história do homem e na sua relação com o trabalho.
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Referências
- Cromer, A. (2006). Física en la ciencia y en la industria. Editorial Reverté.
- Jensen, Maroto Centeno, J. A. (s/f). Introducción a las máquinas simples y compuestas. Universidad de Jaén. https://web.archive.org/
- Strandh, S., & Muñoz, J. F. (1984). Historia de la máquina. Raíces.
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