Aplicando as leis de Newton nas roldanas

Neste artigo você vai aprender um dos assuntos mais importantes da física aplicando as leis de Newton nas roldanas. Assim, vai ficar preparado para as provas e testes realizados em todo o Brasil, já que se trata de um conteúdo que sempre costuma ser aplicado desta forma.

As leis de Newton

Antes de começarmos aplicando as leis de Newton nas roldanas, vamos relembrar um pouco a respeito destas leis, quando foram descobertas e o quanto elas representam para a física.

As leis de Newton foram desenvolvidas pelo físico Isaac Newton, uma das mentes pensantes mais importantes de toda a história da humanidade. Ele foi inspirado pelas pesquisas e estudos deixados por Galileu, outro estudioso que foi capaz de alterar a forma como pensávamos a respeito do funcionamento do universo.

De forma geral, as leis explicam a dinâmica e a estática de objetos e corpos que estão sendo observados. Elas foram publicadas em seu livro, no ano de VXII.

As leis de Newton são três:

• A primeira, também chamada de lei da inércia;
• A segunda lei, chamada de princípio da dinâmica;
• A terceira lei, conhecida como Lei da ação e reação.

A primeira lei de Newton fala a respeito da inércia e explica que todo objeto que estiver em repouso tem a tendência de permanecer assim. Da mesma forma, qualquer corpo que esteja em movimento uniforme, também tende a ficar da mesma maneira até que algo o faça parar.

De forma geral, podemos dizer que a velocidade vetorial de um ponto não tem a tendência de se alterar, sempre que não houver nada interferindo, seja no movimento ou no repouso. Na prática, esta teoria se aplica perfeitamente ao repouso, mas nem sempre ao movimento, já que não é fácil livrar o corpo em movimento de interferências ao redor, como por exemplo, o atrito.

A segunda lei de Newton, a respeito da dinâmica, afirma que a força impressa é a responsável pela alteração do movimento. Um bom exemplo disso é um carro em movimento, que quando o motorista pisa no freio, sofre uma alteração em sua velocidade até que pare totalmente.

E por último, temos a terceira lei de Newton e talvez a mais conhecida de todas. Ela afirma que para toda ação, existe uma reação. Ou seja, qualquer força aplicada em um corpo irá resultar em uma reação que será igualmente proporcional, mas com direção oposta.

Um exemplo bastante comum da terceira lei de Newton é de uma canoa em um lago. Os remos forçam a água para trás, mas envia a canoa para frente com a mesma força que foi aplicada.

Aplicando as leis de Newton nas roldanas

As roldanas são consideradas máquinas simples. Isto é, quando possuem um dispositivo mecânico formado por uma ou mais partes, que tem como principal objetivo facilitar a aplicação de força ou a diminuição do movimento em um corpo qualquer.

Além das roldanas, outros bons exemplos de máquinas simples são a rampa, que é construída de tal forma, que facilita que um objeto seja transportado para lugares diferentes, e a alavanca, que possibilita o levantamento de objetos muito pesados de forma mais fácil.

Na física, as roldanas são muito utilizadas como exemplo, e são consideradas como um dos primeiros mecanismos criados pelo homem. Elas facilitam o trabalho de levantamento de pesos e são capazes inclusive, de mudar a direção do movimento, sem que seja necessário fazer força de mais. São formadas por um ponto de apoio, uma carga e também pela força, que faz com que o objeto entre em movimento.

São construídas a partir de uma roda, na qual passam uma corda, cabo ou correia. Existem roldanas fixas e móveis. Nas fixas, a roda na qual a corda passa tem um ponto fixo em seu centro e nas móveis, não.

Uma roldana funciona da seguinte maneira: para que seja possível equilibrar ou movimentar um objeto, prende-se em uma das extremidades da corda. Na outra, aplica-se então a força para que ele se movimento conforme o desejado.

Dependendo de como a força é aplicada e como a roldana está posicionada, para que haja um equilíbrio, é preciso aplicar, na corda livre, uma força que é igual à massa do corpo em questão, o que acaba não facilitando muito o trabalho.

Porém, uma roldana também possibilita que para movimentar ou equilibrar um corpo, seja necessário aplicar, na outra extremidade da corda, uma força bem menor, que é na verdade somente metade de todo o peso do objeto em si. Ou seja, matematicamente, esta constatação é representada da seguinte forma:

T = P/ 2

É importante salientar que esta equação vale apenas para quando o sistema possui somente uma roldana. Aumentando o número de roldanas, diminui-se ainda mais a força que precisa ser aplicada, já que o peso do objeto em si irá se dividir por todas elas. Por isso, quando há mais de uma roldana, devemos representar da seguinte maneira:

T = P / 2n