1

PLANO DE AULA

Professora: Formação:.

Disciplina: Física Tema: Máquinas Simples Assunto: Alavancas Tempo estimado: 02 aulas Curso:

Conteúdos Estruturantes Conteúdos Gerais e Específicos Justificativa

Encaminhamento

Metodológico e Recursos

Didáticos

Avaliação

Dinâmica, movimento e sua causa-

Máquinas Simples.

o Máquinas Simples

o Alavancas:

_ Força resistente;

_Força potente;

_Equilíbrio:

a) Braço da força potente

e resistente;

b) Equilíbrio de rotação e

translação.

_Tipos de Alavancas:

a) Interfixa;

b) Inter-resistente;

c) Interpotente.

_Alavancas do corpo

humano:

a) Antebraço;

b) Pé;

c) Cabeça.

A evolução da humanidade

se deu em grande parte pela

incorporação de máquinas

simples, nos auxiliando na

multiplicação da força de

trabalho e assim, a

realização de tarefas com

maior eficiência atualmente

indispensáveis. O estudante

deverá ser capaz de:

_Identificar e perceber em

seu cotidiano instrumentos

caracterizados como

máquinas simples, sua

funcionalidade e finalidade;

_Relacionar à prática

conceitos teóricos,

compreender e elaborar

instrumentos com o intuito

apresentado e estimar sua

viabilidade nas diversas

aplicações no cotidiano,

civis, industriais, lazer, etc.

o Encaminhamento

Metodológico:

_Situações problemas que

envolvam o cotidiano do

aluno e questionamentos

constantes;

_Explicação com exemplos,

animações, experimentação

e atividades na lousa;

_Correção de atividades na

lousa e individual quando

necessário;

_Atividade avaliativa.

o Recursos:

_Quadro branco;

_Projetor Multimídia;

_Notebook.

_Exercícios propostos

em sala de aula e tarefa;

_Organização e

qualidade do material

proposto como trabalho.

_Participação em sala de

aula;

_Avaliação escrita.

2

PLANO DE ENSINO

1. Introdução

A evolução da humanidade se deu em grande parte pela capacidade das pessoas multiplicarem sua

força de trabalho. Elas deram um passo decisivo na luta pela sobrevivência quando perceberam que

poderiam realizar tarefas com mais eficiência, valendo-se dos objetos à sua volta em vez das próprias

mãos. Daí para frente não pararam mais de criar alternativas para as diversas atividades das quais

dependiam para viver1.

Arquimedes (287 a.C.-212 a.C.) nasceu e viveu em Siracusa, região da Magna Grécia, hoje sul da

Itália, deixou para a humanidade inúmeras invenções, descobertas e uma célebre frase: “Dêem-me uma

alavanca e um ponto de apoio e levantarei o mundo”. Entre suas descobertas está a lei que rege o

equilíbrio da mais antiga das máquinas simples, a alavanca2.

2. Objetivos

Identificar instrumentos caracterizados como máquinas simples, compreender sua funcionalidade e

finalidade; Relacionar a prática aos conceitos teóricos e estimar sua viabilidade nas diversas aplicações

no cotidiano, civis, industriais, lazer, etc.

3. Desenvolvimento

3.1 Conteúdo e Definições:

Máquinas simples

Máquinas simples são dispositivos em geral que permitem multiplicar uma força com a finalidade de

facilitar a realização de certa tarefa. Isso significa que, com uma força menos intensa, pode-se por meio

dela, equilibrar uma força mais intensa. São exemplos de máquinas simples: polias móveis e fixas, planos

inclinados e alavancas.

Alavanca

A alavanca é um sistema constituído, tipicamente de uma barra rígida apoiada em um ponto de

suporte fixo como mostra a figura abaixo (Figura 1):

3

Figura 1. Representação esquemática de uma alavanca.

Força resistente e Força potente

O peso da carga é a força a ser vencida, sendo denominada força resistente ( ). A força aplicada na

outra extremidade, que ergue a carga, é a força potente (Fp) como mostra a figura 2.

Figura 2. A força potente ( ) tem nessa alavanca, uma intensidade menor que a força resistente ( ).

Equilíbrio:

Braço de força potente e resistente

Representando as forças que agem em uma alavanca (Figura 3), é a força resistente, é a força

potente e é a força que o apoio exerce na alavanca. A distância entre o ponto de apoio A e a força potente

chama-se braço de força potente (bP), e a distância entre o ponto de apoio A e a força resistente é o

braço de força resistente (bR).

→FR

→FP

→FR

→FR

→FP

→FN

→FP

→FR

4

Figura 3. Forças que agem em uma alavanca em equilíbrio.

Equilíbrio de rotação e translação

Duas condições devem ser impostas para o equilíbrio da alavanca:

a) Equilíbrio de rotação: o torque (ou momento) das forças que tendem a girar a alavanca no

sentido horário, em torno do ponto A, deve anular o das forças que tendem a girar a alavanca

no sentido anti-horário. Em modulo temos:

b) Equilíbrio de translação: a resultante das forças que agem na alavanca deve ser nula. Em

módulo temos:

Exemplo 1

Na alavanca mostrada na figura abaixo (Figura 4), o peso do menino, que é a força resistente, tem

intensidade de 500 N. Determine a intensidade da força potente e a intensidade da força que o apoio exerce

na alavanca, sabendo que a alavanca está em equilíbrio e que, os braços da força potente e resistente valem

4m e 1m, respectivamente.

Figura 4. Esquematização das forças que agem na gangorra.

Impondo a condição de equilíbrio, temos:

5

Este exemplo mostra como uma força de intensidade 125 N conseguiu equilibrar uma força de

intensidade 500 N, quatro vezes mais intensa. Esta é uma das finalidades das máquinas simples: reduzir a

intensidade da força necessária para estabelecer um equilíbrio.

Impondo o equilíbrio de translação, podemos determinar a intensidade da força que o apoio exerce na

alavanca:

Tipos de alavanca

Dependendo da posição relativa dos pontos de aplicação da força potente, da força resistente e do

ponto de apoio A, teremos três tipos de alavanca:

a) Interfixa: O ponto de apoio A situa-se entre os pontos de aplicação das forças resistente e

potente. Exemplos: martelo, tesoura, alicate.

b) Inter-resistente: O ponto de aplicação da força resistente fica entre os pontos de apoio e de

aplicação da força potente. Exemplos: abridor de garrafas, carrinho de mão, quebra nozes

(alavanca dupla).

c) Interpotente: O ponto de aplicação da força potente localiza-se entre os pontos de apoio e de

aplicação da força resistente. Exemplos: vassoura, acelerador de automóvel.

Alavancas do corpo humano

a) Cabeça: é uma alavanca interfixa. Quando inclinada para trás ou para frente, a força resistente é

o peso da cabeça. A força potente é exercida pelos músculos do pescoço. A articulação da

cabeça com a coluna vertebral define o ponto de apoio.

b) Pé: é uma alavanca inter-resistente. Quando erguemos o corpo, ficamos na ponta do pé, parte do

peso do nosso corpo, sustentado pelo pé, é a força resistente. A força potente é exercida pelos

músculos gêmeos, que formam a “barriga” da perna. A ponta do pé é o ponto de apoio.

c) Antebraço: é uma alavanca interpotente. A força resistente é o peso do objeto sustentado pela

mão. A força potente é exercida pelo músculo do bíceps. O cotovelo é o ponto de apoio.

6

3.2 Exercícios

1) Classifique cada alavanca em interfixa, interpotente ou inter-resistente. Indique com uma

seta, a direção e sentido das forças potente e resistente e o ponto de apoio.

2) Define-se para uma máquina simples uma grandeza denominada vantagem mecânica (VM)

como sendo o quociente entre as intensidades das forças resistente (FR) e potente (FP).

Observe a alavanca, de peso desprezível, esquematizada abaixo:

Determine:

a) a intensidade da força potente;

b) a vantagem mecânica.

DESAFIO

Uma barra homogênea AB, de peso desprezível e comprimento igual a 1,0 m, é mantida na

posição horizontal, sobre o apoio C, pelas caixas de pesos 70 N e 30 N, conforme a figura

abaixo:

Determine:

a) a) a distância x entre a extremidade A e o apoio C;

b) b) a intensidade da força que o apoio exerce na

barra.

7

4. Síntese

5. Avaliação

6. Referências Bibliográficas