As polias são peças mecânicas utilizadas para elevar e deslocar objetos de maneira mais prática, a partir de transferência de força e energia cinética. A origem de tais peças ocorreu no período da Grécia Antiga, pelos estudos do matemático Arquimedes (287 a.C. – 212 a.C.).
Também chamadas de roldanas, as polias são constituídas por uma ou mais rodas. Estas possuem sulcos com cordas ou fios, que as ajudam a girar em torno de seus eixos centrais.
Polia fixa
A polia fixa possui seu eixo em um suporte de apoio rígido e fixo, mantendo apenas um movimento de rotação, ou seja, movimento em torno de seu próprio eixo. Dessa forma, esse tipo de polia serve apenas para modificar a direção e o sentido da força dos objetos elevados.
Exemplificando tal utilização, temos a seguinte expressão: Fn= Fr, em que Fn é força natural e Fr é força de resistência (peso da carga a ser transportada).
A partir dessa expressão, é possível visualizar que as polias fixas não possibilitam a redução da força aplicada, mas facilitam na transportação de objetos no local desejado.
Polia móvel
A polia móvel, diferentemente da polia fixa, tem seu eixo livre, possibilitando, além do movimento de rotação, o movimento de translação. A partir da utilização desses dois movimentos, a polia móvel proporciona a redução pela metade da força para carregar o peso do objeto transportado.
Dessa forma, cada polia móvel adicionada em um sistema provocará a redução da força para o deslocamento de um objeto, que ficará reduzida à metade. Porém, quanto mais polias móveis forem introduzidas a um sistema, mais tempo será gasto no processo de deslocamento de um objeto.
Podemos demonstrar tal processo feito pelas polias móveis a partir da seguinte expressão: F= P/ 2N, em que F é a força, P o peso do objeto em transporte e N a quantidade de polias móveis.
Desse modo, a força F suficiente para elevar um objeto de peso P é definida a partir do número de polias móveis (n), que, como já citado, reduz a força para levantar o peso pela metade.
Além disso, o peso P pode ser expressado pela fórmula: P = m x g (Peso = massa x gravidade).
Associação de polias
Para a diminuição da força utilizada para provocar o descolamento de um objeto, a associação de polias é realizada. Com isso, é proporcionado um sistema de polias para redução de peso. Além disso, é possível realizar a associação de polias fixas com polias móveis.
Exercícios
(FCC 2011) Dois corpos, A e B, de massas mA = 2,0 kg e mB = 1,0 kg, estão presos às extremidades de uma corda de massa desprezível, que passa por uma roldana ideal, fixa ao teto de uma sala, como mostra a figura.
Adotando g=10 m/s2, a força de contato entre o corpo A e o piso vale, em newtons:
a)20
b)15 N
c)10 N
d)2 N
e)1 N
Resolução
Partindo das informações expostas no enunciado, temos que o peso de B é menor que o peso de A, além da influência que um exerce sobre o outro, formando algo semelhante a uma balança de dois pratos. Dessa forma, a força de contato entre o corpo A e o piso é a diferença do peso A e B.
Realizando o cálculo do peso de ambos objetos, obtendo, assim, o valor em newtons:
PA=mA x g
PA= 2 x 10
PA= 20 N
PB= mB x g
PB = 1 x 10
PB = 10 N
Fazendo a diferença de Pa e Pb=
PA – PB = 20 – 10 = 10 N
Ou seja, alternativa “C”.
(UFU-MG) Na figura abaixo, despreze as forças dissipativas e calcule o valor da carga Q, sabendo que o rapaz exerce uma força de 25N para mantê-la em equilíbrio.
Resolução
Como vimos no tópico “Polia Móvel”, a equação para situação com tais tipos de polias é: F= / 2N.
A partir da figura exposta no enunciado, é possível notar a presença de duas polias móveis, dessa forma, N = 2.
Além disso, o enunciado nos dá a força que o rapaz exerce na carga, sendo F= 25N.
Com essas informações, realiza-se as substituições na fórmula:
25 = PQ/ 22
25 = PQ/ 4
PQ =25 x 4
PQ= 100
