Por: Ana Caroline Pscheidt
Você já deve ter se deparado com diversas maquinas hidráulicas, ou ate utilizado uma sem saber. Elas são muito comuns no nosso dia a dia, um exemplo bastante interessante é o elevador hidráulico, e é sobre o funcionamento desse equipamento que discutiremos neste texto.
Elevadores hidráulicos são equipamentos de grande ajuda para levantar grandes pesos. Também são chamados de prensa hidráulica em casos mais simples.
Um dos conceitos físicos mais importantes envolvidos em seu funcionamento é o principio de pascal.
O PRINCIPIO DE PASCAL, elaborado pelo físico e matemático francês Blaise Pascal (1623-1662) diz que:
Qualquer alteração na pressão de um fluido é transmitida totalmente para todos os pontos do fluido
No elevador hidráulico, significa que a variação de pressão no lado 1 é transmitida para o lado 2.veja na figura abaixo
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| Figura 01 – Esquema do elevador hidráulico. Fonte: Imagem adaptada retirada de www.brasilescola.com |
De um lado temos um carro que deve ser erguido pelo elevador, do outro lado temos o local onde deve ser aplicada a força que irá pressionar a plataforma para empurrar o liquido e consequentemente empurrar o carro para cima.
Você deve ter notado que as áreas das plataformas são bem diferentes. Como sabemos, a pressão é proporcional à força exercida, mas é inversamente proporcional a área! Podemos escrever da seguinte forma => P=F/A => Pressão = Força/Área, e é exatamente desta relação que surge a grande “façanha” do elevador hidráulico. Com uma força pequena no lado direito podemos levantar grandes pesos no lado esquerdo.
Mas como assim???
Funciona da seguinte forma:
Imaginemos que temos um carro de 1 tonelada ou seja 1000 kg para ser elevado, vamos calcular sua força peso. Sabemos que o Fp = m*a => Força peso = massa x aceleração da gravidade ou seja:
Fp=mxa => Fp= 1000 kg x 9,8 m/s2 = resultando em 9800 Kg.m/s2 ou seja 9800 N (Newton)
Teoricamente precisamos de uma força de 9800 N para movimentar o carro. Mas no elevador hidráulico contamos com uma “ajudinha”.
Imagine que a área na qual o carro está apoiado é de 10 m2, e a área do outro lado, onde deve se exercer força é apenas 1 m2
sabendo que P=F/A Então: Pressão = 9800N /10 m2 Logo: pressão no lado 1 = 980 N/m2
Pelo principio de pascal sabemos que a pressão será transmitida para todos os pontos do fluído, ou seja, a pressão na outra plataforma será exatamente a mesma!
Agora conhecemos a pressão e a Área no lado 2, então :
P=F/A => 980 N/m2 = F / 1 m2 logo: F= (980 N/m2) / (1 m2), F = 980 N.
Quer dizer que num elevador hidráulico de plataformas de 10 m2 e de 1 m2. Para levantar um peso de 9800 N precisamos de uma força de 980 N!
Ou seja, 10 vezes menor que o peso do carro! Isso por que a área da plataforma 2 é 10 vezes menos que a plataforma 1. E se fosse 100 vezes menor, tivesse, por exemplo, apenas 0,1 m2.
Então a força seria 100 vezes menor, ou seja, seria apenas 98 N, significa que, com sua massa (aproximadamente 10 kg) uma criança de um ano poderia, levantar um carro com 1 tonelada se usasse um elevador hidráulico!
Impressionante não!?
Esse é o principio de funcionamento de diversas maquinas hidráulicas, como guindastes, alguns modelos de locomotiva, tratores escavadeiras e etc. O efeito também é utilizado na direção hidráulica, acionamento de freios e etc.
Para saber mais:
Neste vídeo você pode de conhecer um elevador bem simples feito com seringas:
https://www.youtube.com/watch?v=Wojbw1agk0o
O mesmo conceito das seringas é utilizado para construir este mini guindaste. https://www.youtube.com/watch?v=exFJRrfdoVo
REFERÊNCIAS:
HALLIDAY, RESNICK, KRANE Física 2, 7 ed. Rio de Janeiro: LTC.
WWW.brasilescola.com.br acesso em 2014
1 Comentários
Obrigada pela excelente explicação!
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