A vantagem mecânica do Block & Tackle

Uma polia de bloqueio e desarme é uma máquina que reduz bastante a quantidade de força necessária para mover ou levantar um objeto, como uma caixa pesada. Uma polia padrão é composta de uma única roda em um eixo com uma corda passando por ela. Por si só, uma polia só pode mudar a direção de uma força aplicada a um objeto. Um sistema de polias trabalhando juntas pode formar um bloco e travar, o que multiplica a força além de mudar a direção da força, o que significa que menos força é necessária para mover um objeto. O grau em que o bloqueio e o tackle multiplicam a força é sua vantagem mecânica.

Bloqueio e tackles são freqüentemente usados ​​em áreas onde maquinário pesado não está disponível e a força humana deve ser substituída. Na antiguidade, blocos e equipamentos eram usados ​​em projetos de construção para mover cargas pesadas. Na era moderna, eles são usados ​​com frequência em barcos onde seria impraticável ter um guindaste ou outra maquinaria pesada.

Se estivéssemos tentando levantar um carro de 200 lb. engradado do chão para as vigas de um edifício, poderíamos fazer isso usando uma roldana simples. Colocávamos uma roldana nas vigas e passávamos uma corda por ela, prendendo uma das pontas da corda na caixa. Puxando a outra ponta da corda (a parte de içamento), poderíamos erguer a caixa até as vigas. Nesse sistema, cada vez que puxamos a corda um pé com 200 libras. de força, levantamos a caixa um pé. Levantando com nada menos do que 200 libras. de força não moverá nossos 200 lb. engradado.

Se, em vez de prender a corda diretamente na caixa, passássemos por uma nova polia presa à caixa e prendêssemos a ponta da corda às vigas, teríamos um bloco e talha. Agora, cada vez que puxávamos a ponta livre da corda, ela teria que passar duas vezes entre as vigas e a caixa. Teríamos que puxar dois pés na corda para erguer a caixa um único pé. No entanto, só teríamos que puxar com 100 libras. de força.

Essa disparidade entre a quantidade de força necessária para mover um objeto e o peso do objeto é a vantagem mecânica do bloqueio e do equipamento. Isso é o mesmo que a disparidade entre a quantidade de corda que puxamos em comparação com a distância que o objeto se move. Para calcular a vantagem mecânica, podemos dividir o peso do objeto sendo levantado pelo força necessária para levantá-lo ou podemos dividir a quantidade de corda que temos que puxar pela distância do objeto se move. Para encontrar a vantagem mecânica de nossa máquina pelo primeiro método, dividiríamos o peso da caixa, 200 lbs., Pela quantidade de força necessária para levantá-lo, 100 lbs., O que nos dá uma vantagem mecânica de dois. Dividir a quantidade de corda que puxamos de cada vez, 2 pés, pela distância que a caixa sobe, um pé, nos dá a mesma resposta. Como regra geral, o número de comprimentos de cabo entre as duas polias em um bloco e talha corresponde à vantagem mecânica da máquina. Em nossa máquina, a corda passa da polia superior para a inferior e de volta para as vigas: dois comprimentos de corda nos dão nossa vantagem mecânica de dois.

Mesmo que um bloqueio e um tackle diminuam a quantidade de força necessária para mover um objeto, ele não altera a quantidade de trabalho. Por exemplo, um bloqueio e tackle com uma vantagem mecânica de quatro permitirá que você levante um 4 lb. objeto com apenas 1 lb. de força. No entanto, também exigirá que você puxe 4 pés de corda para levantar o objeto um pé.

Quando qualquer objeto se move contra outro objeto, parte da energia do objeto em movimento é perdida por atrito. Em um bloqueio e equipamento, algum atrito nas polias reduzirá a vantagem mecânica da máquina. Para incluir o atrito em um cálculo da vantagem mecânica de um bloco e talha, divida o peso do objeto sendo levantado pelo peso necessário para levantá-lo.