Máquinas simples – alavanca, polia, plano inclinado, roda e eixo e parafuso – fazem o mesmo trabalho básico: permitem trocar distância por força, de modo que um esforço menor pode mover uma carga maior. Esta calculadora calcula a vantagem mecânica (MA) para cada uma das cinco máquinas simples clássicas, a força de esforço ideal que uma determinada carga requer e como o atrito reduz essa vantagem em uma máquina real.
Como funciona a calculadora de vantagem mecânica
Cada máquina simples tem sua própria fórmula para vantagem mecânica ideal (IMA), todas derivadas do mesmo princípio subjacente: a proporção de dois comprimentos (ou uma contagem, para polias). Uma alavanca compara o comprimento do braço de esforço com o comprimento do braço de carga; um plano inclinado compara o comprimento da rampa com a altura; uma roda e eixo compara o raio da roda com o raio do eixo; um parafuso compara a circunferência traçada pelo manípulo giratório com o passo da rosca; e o MA de um sistema de polias é simplesmente o número de segmentos de corda que suportam a carga.
Depois que a calculadora conhece o MA, ela aplica a relação universal entre carga, esforço e vantagem mecânica - Carga = Esforço × MA - para calcular a força de esforço necessária para mover qualquer carga, assumindo uma máquina ideal sem atrito.
Entradas e o que elas significam
Dimensões específicas da máquina: cada tipo de máquina solicita os comprimentos (ou contagem) que determinam seu MA — consulte a seção Fórmula acima para saber exatamente quais. Acertar essas medições é mais importante do que o valor da carga, já que MA é uma pura proporção de dimensões.
Carga (N): a força que você está tentando superar – o peso de um objeto, a resistência de um parafuso preso ou algo semelhante. Se você conhece apenas a massa em quilogramas, multiplique por 9,8 m/s² para obter newtons.
Eficiência (%): na guia Eficiência, representa quanto do seu esforço de entrada é perdido devido ao atrito. Máquinas bem lubrificadas e bem construídas podem exceder 90% de eficiência; configurações ásperas e de alto atrito (uma polia enferrujada, uma rampa seca) podem cair bem abaixo de 70%.
Limites e casos extremos
Esta calculadora calcula a vantagem mecânica ideal apenas a partir da geometria; não modela a massa física ou a forma da máquina em si, apenas os rácios que determinam a alavancagem. Para polias, ele assume a convenção padrão de que MA é igual ao número de segmentos de corda que suportam a carga - alguns diagramas de polias contam de forma diferente dependendo de qual segmento você puxa, então verifique novamente o diagrama a partir do qual você está trabalhando.
Na guia Eficiência, uma eficiência de 0% não tem nenhuma vantagem mecânica real significativa (a calculadora não mostrará nenhum resultado), já que uma máquina com perdas completas não moveria a carga na prática. Máquinas reais com múltiplas máquinas simples simultâneas (por exemplo, um trem de engrenagens combinado com uma alavanca) exigem a multiplicação do MA de cada estágio — esta calculadora lida com uma máquina por vez.