Elevador De Polias

1. Introdução

A polia foi inventada na Ásia, a mais de 6000 anos, e sua importância histórica no desenvolvimento da raça humana é muito grande, pois foi capaz de melhorar o transporte de cargas, diminuindo o esforço humano no princípio e posteriormente fazendo parte de máquinas para diversos fins. Ainda hoje, a roda (ou polia) é considerada uma das maiores invenções da humanidade.

A polia é composta de um disco que pode girar em torno de um eixo e passa por seu centro e classificam-se em fixas e móveis. Nas fixas os mancais (dispositivo fixo fechado, em geral de ferro ou de bronze, sobre o qual se apoia um eixo girante), de seus eixos permanecem em repouso em relação ao suporte onde foram fixados. Nas móveis, elas se movimentam juntamente com a carga que está sendo deslocada.

A utilização de um sistema de polias, fixas e móveis, de acordo com as leis de Newton pode aumentar a força de tração, diminuindo o esforço utilizado para levantar um determinado objeto.

O objetivo deste trabalho é demonstrar a importância da invenção da polia para humanidade, que melhorou a qualidade de vida das pessoas, e ainda continua sendo uma das melhores e principais invenções da humanidade. Nesse protótipo será possível visualizar as aplicações das leis de Newton, como por exemplo, a lei da ação e reação, onde as plataformas em repouso terão suas forças equilibradas. Também será possível observar a lei da inércia, onde será necessário aplicar uma força em uma das plataformas para movimentar a outra. Será possível verificar qual é o papel da força da gravidade no protótipo, entre outros conhecimentos que serão colocados em prática e que servirão para o aperfeiçoamento e retenção desses conhecimentos.

Para atender as exigências expostas no material descritivo do projeto integrador, será necessária a utilização de materiais sustentáveis. Devido à facilidade de encontrar esses materiais sem custo, ou com baixo custo como em Ecopontos, terrenos baldios, oficinas, ferros-velhos etc., será possível diminuir o investimento financeiro sem afetar a qualidade do protótipo. Também incentivará o uso de materiais recicláveis, exercitando métodos sustentáveis, que tem grande valia nos dias atuais.

Portanto, esse projeto de pesquisa trará uma contribuição muito grande nos conhecimentos científicos, empíricos e sociais.

2. Justificativa

Esse trabalho sobre polias foi elaborado com o objetivo de entender como esse dispositivo, que é considerado uma das maiores invenções da humanidade, pode ser aplicado para obter vantagem mecânica. Deverá nos mostrar como a utilização de polias fixas ou móveis, ou sistemas mistos podem ser úteis nessa aplicação.

A quantidade de energia que é transferida a um sistema para que o seu estado de repouso ou o módulo de sua velocidade seja alterado é chamado de trabalho. Quando se utiliza uma máquina o interesse é fazê-lo de modo que a força motora seja, de preferência, menor que a força resistente e com isso, define-se uma grandeza chamada de vantagem mecânica (Vm) de uma máquina que é a proporção entre os módulos da força resistente e da força motora aplicada.

Essa vantagem mecânica pode ser considerada como uma redução de forças, e poderá nos auxiliar no dia-a-dia principalmente para movimentar cargas pesadas. Já existem dispositivos que utilizam sistemas de polias para esse fim como cadernais e moitões, e também é possível observar esses princípios no funcionamento de um guindaste, mas a confecção de protótipo ajudará a observar com mais clareza os princípios relacionados a essa vantagem mecânica.

Ao pesquisar sobre esse assunto, será possível entender melhor os fenômenos mecânicos ocorridos, as aplicações das leis de Newton, de modo que a força motora seja menor que a força resistente. Também nos ajudará aprender conceitos importantes sobre as forças que atuarão no protótipo e como elas interagem conosco.

Além do embasamento científico que será adquirido com este projeto de pesquisa, também será possível aprender como trabalhar em equipe, e resolver os problemas que poderão surgir, tendo em vista que estes conceitos estarão presentes em toda a extensão da carreira de engenheiros.

Por fim, este projeto de pesquisa é de suma importância para o desenvolvimento de todos os integrantes do grupo, tanto no que se refere aos estudos, como na nossa iniciação científica.

3. Problema

A questão a ser resolvida nessa pesquisa, é como fazer com que uma massa de 1000g seja levantada através de um sistema de polias onde no outro extremo do sistema haja uma massa menor, ou seja, como construir um mecanismo que possua vantagem mecânica em um sistema de polias ou roldanas para promover a elevação de uma massa padrão, com um contra peso inferior a massa padrão, para que isso seja possível o sistema de polias será fundamental o protótipo deverá ser desenvolvido buscando elevar a massa padrão com um contra peso o mais leve possível, demonstrando assim a eficiência do sistema de elevador de polias.

4. Hipótese

Devido ao tamanho do protótipo, estipulado pelo escopo, inicialmente será utilizado uma associação várias polias, sendo uma fixa e as demais polias móveis. As polias fixas tem a função de mudar a direção da força, o que nessa pesquisa não é muito interessante, e não tem a função de dividir o peso, pois é necessário aplicar sobre a extremidade livre da corda uma força de intensidade igual ao peso do corpo. Dessa forma não haverá nenhum ganho de força, apenas um redirecionamento da força aplicada. Porém as roldanas móveis tem a função de dividir o peso, e é possível equilibrar o sistema aplicando uma força igual à metade do peso do corpo. Quando a corda é puxada para cima, o deslocamento da carga é a metade do deslocamento da ponta da corda, Dessa forma conseguiremos diminuir a força utilizada em um lado do elevador em até ¼ da força utilizada no outro lado. O protótipo será construído com as medidas máximas permitidas, pois a distância da corda (ou fio) terá um papel importante no seu desempenho.

O protótipo terá sua base feita madeira com as medidas de 1m de largura, 1 m de altura e 0,25 m de profundidade. Na parte superior, serão instaladas três