Uma alavanca é uma máquina simples, um dispositivo construído pelo homem para ganhar por meio de uma força, chamada trator, outra força chamada resistência.
O propósito das alavancas primordiais era ampliar a força humana permitindo a realização de trabalho não permitido pelo simples uso da força muscular.
As alavancas obedecem a um princípio físico bastante simples:
o sistema está em equilíbrio se o resultante dos momentos das duas forças for nulo.
Na física, o momento de uma força em relação a um centro é expresso por um vetor de módulo igual ao produto da intensidade da força pelo comprimento de seu braço (distância da linha reta de força do fulcro).
M OMENT = F ORZA xb raccio
Se o resultante dos momentos deve ser nulo (para que o sistema esteja em equilíbrio) então:
M FORÇA NA ENTRADA = M FORÇA DE SAÍDA
F xb = F 'x b'
Ou expressando o relacionamento em outros termos, pode-se afirmar:
F: F '= b': b
Portanto, a razão de forças deve ser igual à relação inversa entre os braços.
Se b é 10 vezes maior que b '(b = 10b') para que o sistema permaneça em equilíbrio, F deve ser 10 vezes menor (F = 1 / 10F ').
Criamos, portanto, uma alavanca vantajosa: imaginamos que a força F 'é representada pela força do peso de um pedregulho de 100 kg, para levantá-la será necessário aplicar uma força F> 10 kg (> 1/10 da força do peso):
Damos agora a definição de alavanca vantajosa: uma alavanca é considerada vantajosa quando, em condições de equilíbrio, a força motriz for menor que a resistente (exatamente como no caso acabado de descrever).
No entanto, uma alavanca também pode ser desvantajosa se a força motriz for maior que a resistência.
Finalmente, uma alavanca é neutra ou indiferente quando a força motriz é igual à resistente.
PRIMEIRA ALAVANCA DO TIPO:
uma alavanca é do primeiro tipo ou de primeiro tipo se o fulcro estiver entre a força propulsora e a força de resistência. Por sua vez, a alavanca do primeiro tipo pode ser vantajosa se a força motriz estiver mais distante do fulcro da força resistente ou, no caso oposto, desvantajosa.
O pé de cabra, a tesoura, a pinça, etc. são as alavancas do primeiro tipo.
ALAVANCA DO SEGUNDO TIPO:
uma alavanca é dita ser de segundo tipo ou segundo tipo se o fulcro estiver do mesmo lado da força motriz e da força resistente, ao mesmo tempo é necessário que a força motriz esteja mais distante do fulcro do que a resistente. Por conseguinte, deduz-se que as alavancas do segundo tipo são sempre vantajosas.
São alavancas do segundo tipo, o carrinho de mão, o quebra-nozes, o abridor de garrafas.
TERCEIRA ALAVANCA DO TIPO:
uma alavanca é de um terceiro tipo ou de um terceiro tipo se o fulcro estiver no mesmo lado da força motriz e da força resistente, ao mesmo tempo é necessário que a força motriz esteja mais próxima do ponto de apoio do que o resistente. Por conseguinte, deduz-se que as alavancas do terceiro tipo são sempre desvantajosas.
As alavancas são do terceiro tipo.
Também os músculos do nosso corpo, inseridos nos ossos, são do ponto de vista físico das alavancas. A figura mostra a flexão do antebraço pelo músculo bíceps braquial.
Este é um exemplo clássico de uma alavanca de terceiro tipo, que, como dissemos, é sempre desvantajosa. Como o braço da alavanca é mais curto, a força desenvolvida pelo músculo bíceps deve ser muito maior do que a força do peso da bola na mão. Este tipo de alavanca, no entanto, permite uma grande amplitude e velocidade de movimento.
Na física falamos de uma vantagem estática e uma vantagem dinâmica. Há uma vantagem estática, quando se utiliza uma força motriz mais baixa, você pode ganhar uma resistência mais forte (alavanca vantajosa), mas neste caso a velocidade e a amplitude do movimento são pequenas, então há uma desvantagem dinâmica.
Automaticamente uma desvantagem estática (alavanca desvantajosa) permite uma maior velocidade e amplitude de movimento, ou seja, uma vantagem dinâmica.
VANTAGEM ESTÁTICA = DESVANTAGEM DINÂMICA
DESVANTAGEM ESTÁTICA = VANTAGEM DINÂMICA
A flexão plantar do pé com os membros inferiores estendidos é um exemplo de um segundo tipo de alavanca.
Resistência (peso) e força (músculo) estão no mesmo lado em relação ao fulcro, a força motriz é mais distante e, portanto, a alavanca é vantajosa. A inserção muito retrógrada do tríceps sural facilita o movimento.
Todo o sistema locomotor é baseado em um sistema de alavancas. Portanto, sempre que houver movimento, é produzida uma alavanca que pode ser do primeiro, segundo ou terceiro tipo. No corpo humano, as alavancas mais frequentes são as do primeiro e do terceiro tipo, enquanto as alavancas vantajosas do terceiro tipo são muito raras.
No entanto, o corpo humano usa alguns elementos que facilitam a ação dos músculos. Este é o caso, por exemplo, da patela que, ao mover a força de tração do quadríceps para frente, aumenta sua eficácia.
