Como calcular uma alavanca de terceira classe onde a força de empurra ou de puxar está em um ângulo
Nós já escrevemos anteriormente sobre alavancas de terceira classe em outro artigo, e criamos uma calculadora online para eles, (Link abaixo).
Artigo de alavanca da terceira classe e Calculadora
No entanto neste artigo ajudamos você a entender o que acontece com os requisitos de força quando a força de empurra ou de puxar aplicada, é colocada em um ângulo.
Quando uma força é aplicada em um ângulo para o braço de alavanca em uma alavanca de segunda classe, ela pode ser dividida em dois componentes: um componente perpendicular e um componente paralelo em relação ao braço de alavanca. O componente perpendicular da força é responsável por criar o torque que move a carga, enquanto que o componente paralelo empurrará o braço de alavanca de lado.
Para calcular a força necessária para mover a carga em uma alavanca de terceira classe quando a força é aplicada em um ângulo, a trigonometria é usada para determinar a magnitude do componente perpendicular da força.
Como calcular a força necessária?
Para calcular a força necessária para uma alavanca de terceira classe quando a força necessária está empurrando sobre um ângulo, você pode utilizar a seguinte fórmula:
F = (w1 * L1) / (L2 * sin (theta) + L1 * sin (phi))
onde:
- F é a força necessária para mover a carga, em newtons
- w1 é o peso da carga, em newtons
- L1 é a distância da fulcro para a força, em metros
- L2 é a distância da fulcrum para a carga, em metros
- theta é o ângulo entre o braço de alavanca e a força, em radianos
- phi é o ângulo entre o braço de alavanca e a carga, em radianos
A fórmula para calcular a força necessária para uma alavanca de terceira classe quando a força necessária está empurrando sobre um ângulo é semelhante à fórmula de uma alavanca de segunda classe, exceto que um termo adicional é adicionado para dar conta para o ângulo entre o braço de alavanca e a carga.
E se a alavanca também estiver em um ângulo, como isso afeta o cálculo?
Se a alavanca também estiver em um ângulo no sistema de alavanca de terceira classe, o cálculo para a força necessária para mover a carga se tornará mais complexo, já que envolverá múltiplos ângulos.
Em geral, se o braço de alavanca também estiver em ângulo, o componente perpendicular da força aplicada ao braço de alavanca será afetado pelo ângulo entre o braço de alavanca e a força, bem como o ângulo entre o braço de alavanca e a carga.
Para calcular a força necessária para mover a carga em um sistema de alavanca de terceira classe com a força e o braço de alavanca em um ângulo, a mesma fórmula pode ser utilizada:
F = (w1 * L1) / (L2 * sin (theta) + L1 * sin (phi))
No entanto, os ângulos theta e phi precisarão ser ajustados para dar conta do ângulo do braço de alavanca.
Se o braço de alavanca em um sistema de alavanca de terceira classe estiver em um ângulo de 45 graus, o cálculo para a força necessária para mover a carga vai depender dos ângulos entre o braço de alavanca, a força e a carga.
Supondo-se que o ângulo entre a força e o braço de alavanca é a teta, e o ângulo entre a carga e o braço de alavanca é phi, o cálculo para a força necessária para mover a carga em um sistema de alavanca de terceira classe com um braço de alavanca em um ângulo de 45 graus pode ser escrito como:
F = (w1 * L1) / (L2 * sin (theta + 45) + L1 * sin (phi-45))
Aqui, os ângulos theta e phi são ajustados adicionando ou subtraindo 45 graus para dar conta do ângulo de 45 graus do braço de alavanca.
Para calcular a força necessária para mover a carga, você precisaria medir ou calcular os valores para L1, L2, w1, theta e phi, e plugue-os na fórmula para resolver para F.
Por favor, note que este é apenas um exemplo, e o cálculo específico para uma determinada situação pode variar dependendo dos ângulos específicos e das medições envolvidas no sistema de alavanca.
Qual seria um aplicativo típico para uma alavanca de terceira classe onde a força de empurra está em um ângulo?
Um aplicativo típico para uma alavanca de terceira classe onde a força de empurra está em um ângulo é um braço humano.
No braço humano, a articulação do cotovelo age como a da fulcro, e o músculo bíceps se conecta ao osso do antebraço (carga) e puxa sobre ele para gerar uma força de elevação. No entanto, o músculo bíceps está localizado na parte frontal do braço, enquanto que a carga está localizada no lado de trás do braço. Isso significa que o músculo bíceps exerce uma força sobre o braço em um ângulo, que cria um sistema de alavanca de terceira classe.
Quando os bíceps se contratam, ele exerce uma força sobre o osso do antebraço em ângulo, fazendo com que o antebraço se mova para cima. O componente perpendicular da força gerada pelo músculo bíceps fornece o torque que move o osso do antebraço, enquanto que o componente paralelo da força simplesmente empurra o osso de lado.
Ao utilizar um sistema de alavanca de terceira classe com a força de empurra em um ângulo, o braço humano é capaz de mover cargas com mais velocidade e alcance de movimento, embora o trade-off seja que mais força seja necessária para levantar o mesmo peso em comparação com um sistema de alavanca de segunda classe.
Quais são as vantagens para uma alavanca de terceira classe onde a força de empurra está em ângulo?
As vantagens de se utilizar uma alavanca de terceira classe onde a força de empurra está em um ângulo incluem:
- Maior amplitude de movimento: Ao utilizar uma alavanca de terceira classe com a força empurradora em um ângulo, é possível aumentar a amplitude de movimento e a precisão do movimento. Isso ocorre porque o braço de alavanca pode ser posicionado em diferentes ângulos, o que permite mais controle sobre a direção da força e o movimento da carga.
- Velocidade: A alavanca de terceira classe com a força de empurra em um ângulo pode permitir movimentos rápidos da carga, o que pode ser benéfica em situações em que a velocidade é importante. Isso porque a força necessária para mover a carga pode ser aplicada com um movimento rápido e preciso do braço de alavanca.
- Vantagem Mecânica: Embora alavancas de terceira classe com a força em um ângulo exibem mais força para mover uma carga em comparação com as alavancas de segunda classe, elas ainda podem fornecer uma vantagem mecânica. O braço de alavanca pode ser posicionado em ângulos diferentes, o que pode ajudar a aumentar o torque e facilitar a movimentação da carga com menos força.
- Controle melhorado: O ângulo da força aplicada em uma alavanca de terceira classe com a força em um ângulo permite um controle melhorado sobre o movimento da carga. Isso pode ser útil em situações em que a carga precisa ser movimentada em torno de obstáculos ou em espaços apertados.
No geral, usar uma alavanca de terceira classe com a força em um ângulo pode proporcionar maior alcance de movimento, velocidade e precisão, enquanto ainda fornece uma vantagem mecânica e um controle melhorado sobre o movimento da carga.
