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Alavanca

A alavanca é uma máquina simples que facilita a realização de uma atividade por aumentar a força de aplicação sobre um corpo quando sustentado em um ponto fixo.

Gangorras em uma praça, exemplos de avalancha interfixa.
As gangorras são um exemplo de alavanca interfixa.
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A alavanca é uma máquina simples constituída de ponto de apoio, força resistente e força potente com a função de executar tarefas que seriam árduas sem o seu uso. Ela facilita a realização de uma atividade por aumentar a força de aplicação sobre um corpo quando sustentado em um ponto fixo. Os seus tipos são alavanca interfixa, alavanca inter-resistente e alavanca interpotente.

Leia também: Roldanas ou polias — mecanismos facilitadores do transporte de corpos

Tópicos deste artigo

Resumo sobre a alavanca

  • A alavanca é uma máquina simples que facilita a realização de uma atividade por aumentar a força de aplicação sobre um corpo quando sustentado em um ponto fixo.
  • As alavancas podem ser interfixa, inter-resistente e interpotente.
  • Arquimedes foi o responsável pela explicação do princípio de funcionamento das alavancas.
  • As alavancas funcionam pela relação da força potente e força resistente com as suas distâncias até o ponto de apoio.
  • Quanto mais longe do ponto de apoio for empregado uma força potente, menor esforço será necessário para realizar o movimento.
  • A fórmual da alavanca é a seguinte:

\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)

O que é alavanca?

A alavanca é um objeto rígido, algumas vezes dotado de eixos fixos ou giratórios, que consegue aumentar a força de aplicação sobre um corpo quando sustentado em um ponto fixo. Em razão disso, a alavanca consegue simplificar a execução de um trabalho, como elevar e abaixar corpos massivos, recortar, quebrar, remover tampas e muitas outras atividades. A alavanca é composta de três elementos:

  • Ponto de apoio: é o ponto que possibilita que a alavanca rotacione.
  • Força resistente: é a força que resiste ao movimento.
  • Força potente: é a força aplicada a fim de executar o movimento.

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Tipos de alavanca

Os tipos de alavanca são: alavanca interfixa, alavanca inter-resistente e alavanca interpotente.

→ Alavanca interfixa

A alavanca interfixa é aquela em que o ponto de apoio se localiza entre a força potente e a força resistente, como demonstrado na imagem abaixo.

Alavanca interfixa, um dos tipos de alavanca.
Alavanca interfixa.

Em nosso cotidiano encontramos diversos exemplos de alavancas interfixas, como a gangorra, o alicate, a tesoura e o martelo.

→ Alavanca inter-resistente

A alavanca inter-resistente é aquela em que a força resistente se localiza entre a força potente e o ponto de apoio, como demonstrado na imagem abaixo.

Alavanca inter-resistente, um dos tipos de alavanca.
Alavanca inter-resistente.

Em nosso cotidiano encontramos diversos exemplos de alavancas inter-resistentes, como o abridor de garrafas, os carrinhos de mão e o quebra-nozes.

→ Alavanca interpotente

A alavanca interpotente é aquela em que a força potente se localiza entre a força resistente e o ponto de apoio, como demonstrado na imagem abaixo.

Alavanca interportente, um dos tipos de de alvanca.
Alavanca interportente.

Em nosso cotidiano encontramos diversos exemplos de alavancas interpotentes, como o cortador de unhas, a pinça e em alguns exercícios de musculação.

Funcionamento da alavanca

O princípio de funcionamento da alavanca foi esclarecido no século III a.C. pelo polímata Arquimedes de Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.). De acordo com ele, as alavancas funcionam devido à relação existente entre as posições em que aplicamos as forças potente e resistente e suas distâncias até o ponto de apoio, expressadas matematicamente pela fórmula da alavanca. Assim, quanto mais afastada for a aplicação da força potente sobre o ponto de apoio, menor será o esforço para movimentar o corpo (como pessoas, portas, objetos).

Veja também: Como funcionam os airbags?

Fórmula da alavanca

\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)

  • F→ força potente, medida em Newton [N].
  • dp → distância da força potente, medida em metros [m].
  • Fr → força resistente, medida em Newton [N].
  • dr → distância da força resistente, medida em metros [m].

Exercícios resolvidos sobre alavanca

Questão 1

(Encceja) A imagem representa uma balança utilizada para a medida da massa de uma fruta. A massa colocada no prato direito da balança é de 100 g e o sistema encontra-se em equilíbrio.

Balança sendo utilizada para a medida da massa de uma fruta em uma questão do Encceja sobre alavanca.

A massa dessa fruta, em grama, é

A) 100

B) 120

C) 500

D) 600

Resolução:

Alternativa C.

Calcularemos a massa da fruta através da fórmula da alavanca:

\(F_1\cdot d_1=F_2\cdot d_2\)

A força atuante na fruta e na massa é a força peso, então:

\(P_1\cdot d_1=P_2\cdot d_2\)

\(m_1\cdot g\cdot d_1=m_2\cdot g\cdot d_2\)

\(m_1\cdot10\cdot10=100\cdot10\cdot50\)

\(m_1\cdot100=50000\)

\(m_1=\frac{50000}{100}\)

\(m_1=500\ g\)

Questão 2

(Enem) Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.

Balança sendo utilizada para calcular a massa de uma barra de ferro em uma questão do Enem sobre alavanca.

Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos?

A) 3,00 kg

B) 3,75 kg

C) 5,00 kg

D) 6,00 kg

E) 15,00 kg

Resolução:

Alternativa E.

Calcularemos a massa da barra obtida pelos alunos através da fórmula da alavanca:

\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)

A força resistente é a força que o arroz faz, então:

\(F_p\cdot d_p=F_{arroz}\cdot d_{arroz}\)

A potente é a força peso, então:

\(P_p\cdot d_p=P_{arroz}\cdot d_{arroz}\)

\(m_p\cdot g\cdot d_p=m_{arroz}\cdot g\cdot d_{arroz}\)

\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)

\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)

\(m_p\cdot10=150\)

\(m_p=\frac{150}{10}\)

\(m_p=15\ kg\)

Fontes

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

Escritor do artigo
Escrito por: Pâmella Raphaella Melo Sou uma autora e professora que preza pela simplificação de conceitos físicos, transportando-os para o cotidiano dos estudantes e entusiastas. Sou formada em Licenciatura Plena em Física pela PUC- GO e atualmente curso Engenharia Ambiental e Sanitária pela UFG.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

MELO, Pâmella Raphaella. "Alavanca"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/alavanca.htm. Acesso em 01 de março de 2024.

De estudante para estudante


Lista de exercícios


Exercício 1

(Uece) Uma gangorra em um parquinho infantil é ocupada por dois gêmeos idênticos e de mesma massa, Cosmo e Damião. Na brincadeira, enquanto um dos irmãos sobe em um dos acentos do brinquedo, o outro desce no outro acento. O brinquedo pode ser descrito como uma haste rígida, com um acento em cada extremidade, e livre para girar em um plano vertical em torno do ponto central. Considere os torques na haste da gangorra exercidos pelas forças peso de Cosmo (τc) e de Damião (τd), em relação ao ponto central. Na configuração em que Cosmo está na posição mais alta, é correto afirmar que

a) c| < |τd|.

b) c| = |τd|.

c) c| > |τd|.

d) c| > –|τd|.

Exercício 2

(Udesc) Ao se fechar uma porta, aplica-se uma força na maçaneta para ela rotacionar em torno de um eixo fixo onde estão as dobradiças. Com relação ao movimento dessa porta, analise as proposições.

I. Quanto maior a distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças, menos efetivo é o torque da força.

II. A unidade do torque da força no Sl é o N.m, podendo também ser medida em Joule (J).

III. O torque da força depende da distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças.

IV. Qualquer que seja a direção da força, o seu torque será não nulo, consequentemente, a porta rotacionará sempre.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa II é verdadeira.

b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

c) Somente a afirmativa IV é verdadeira.

d) Somente a afirmativa III é verdadeira.

e) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.