Balança romana de dois pratos
Artigo: Vander da Silva Gonçalves
Que difícil seria!
A unidade de medida que temos hoje, é tão necessária e importante, que não dá para imaginar, se caso ela não existisse! Com esse sistema, pesar (massa) ou mensurar (determinar as dimensões; medir) se tornou mais fácil! Pois é, as transações comerciais da antiguidade, eram feitos por trocas de mercadorias, uma galinha por uma cabra, você acha justo?
Uma história de peso!
Figura 02
A história nos conta, que nos tempos antigos, a necessidade de contar já existia, a contagem era com os dedos e assim nascia a matemática, os números e por ai vai! Temos relatos da balança por meados 2200 A.C, onde até os deuses egípcios utilizavam de unidades de medidas para o julgamento final de seus mortos, figura 1, onde se pesava o coração do morto com a pena da Deusa Maat (Deusa da Justiça), para saber se a pessoa entrava na vida-pós-morte ou não.
A balança era utilizada como forma de medida, neste caso a pesagem! Com essa ideia, convido vocês, a construir uma balança Romana simétrica com Modelix! Utilizando os conceitos antigos para desenvolver o nosso próprio mecanismo de pesagem! Vem comigo!
Figura - Ilustração 125D do Livro dos Mortos
Alavancas e apoios
Figura 01
A alavanca é um objeto utilizado com um ponto de apoio ou fulcro mais a base, para multiplicar a força mecânica e aplicá-la para outro objeto oposto com menor esforço. Existem diversos tipos de balanças, mas vamos na proposta, que é a nossa balança Romana, podemos comparar a nossa balança Romana com uma gangorra (figura 2), quem nunca brincou de gangorra quando criança?
Este brinquedo tem todas as características da balança que iremos construir, no seu centro temos o fulcro de apoio (Figura 3) em conjunto com uma viga Modelix, assim, teremos o equilíbrio que precisamos, se o furo da viga estiver no centro, assim teremos o equilíbrio de massa.
Teoricamente estamos sujeitos ao movimento de rotação, sendo assim, podemos afirmar que o torque resultante sobre um corpo é igual ao produto de seu momento de inércia por sua aceleração.
Figura 02
Mas calma ai! Podemos calcular de uma forma simples esse torque, utilizando a fórmula T = F * d, onde "T" é o Torque, "F" é a Força e "d" é a distância. Não se preocupe porque veremos isso mais adiante!
Material para construção
Vamos separar o material:
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7 vigas 3D 7x8 furos;
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10 vigas 3D 5x6 furos;
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1 viga 3D 4x5 furos;
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1 viga 3D 2x3 furos;
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1 chapa 99 mm x 260mm;
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2 chapas 65 mm x 75mm;
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2 Eixos redondos 55 mm;
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1 Eixo quadrado 95mm.
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2 pratos de vasos pequenos
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Barbantes
Como podemos ver na figura 04 a estrutura da nossa balança é algo simples de se montar!
Obs: Precisaremos de borrachas e parafusos diversos! Os matériais são encontrados nos kits da Modelix Fundamental 1 e 2.
Parte dianteira
Um pouco mais sobre alavancas
1 - Interfixa: apoio entre a força aplicada e a força aumentada figura 5.
2 - Inter-resistente: A força aumenta entre o ponto da força aplicada e o ponto de apoio, figura 06.
3 - Interpotente: com o ponto da força aplicada entre o ponto de apoio e a força aumentada, figura 07.
Nossa balança Romana é do tipo interfixa, onde colocaremos pesos em diferentes pontos da alavanca para buscar o equilíbrio da nossa estrutura.
Atenção!
Caso não haja equilíbrio, tente ajusta-la com o auxílio de arruelas,
que resolverá, na construção da nossa balança não houve necessidade.
Segunda Lei de Newton
De acordo com Newton, a força resultante que atua sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração, onde:
F = força (N)
m = massa (Kg)
a = aceleração (m/s²) = 9.81 m/s²
Mas para que saber disso?
No começo do artigo mencionamos sobre o torque, e com essa fórmula proposta por Newton poderemos calcular o equilíbrio de força, assim, descobrir a massa desconhecido do outro lado. Observe a figura 8, deixo esse cálculo para vocês, qual o valor da Força desconhecida?
Calma ai! Vamos fazer o cálculo juntos!
Primeiro: Temos que igualar as forças
F1 * d1 = F2 * d2
F = Força Newton
d = Distância nesse caso em metro.
Sabendo que:
F = m * a
a = 9.81m/s
m = massa Kg
Parte Dianteira
Figura 05
Caixa de redução
Segundo: vamos substituir a massa pelo valor de 10Kg e 'a' por 9.81 m/s
F = m * a
F = 10 * 9.81
F = 98.1 N
Terceiro: Agora é só substituir os valores que está na figura 8, agora é só a boa e velha matemática.
F1 * d1 = F2 * d2
F1 * 1 = 98.1 * 3
F1 = 294.3 N
Este projeto é fantástico para demonstrar conceitos simples de física que muitas vezes se perde pela falta de prática! Está balança é ótima para sua feira de Ciências!
Agora é com você! Calcule a massa da melancia da figura 9, e poste o resultado com a #mecatronicajovem, agora é com vocês!
Finalizando
O estudo dessas leis é de grande importância para o estudo da Engenharia, o aprendizado com a prática se torna a abstração mais
Programação
fácil e compreensível, espero que essa fantástica viagem tenha um "peso" grande em sua jornada como aluno e como educador, não poderia deixar de fazer esse trocadilho!
Esse foi mais um projeto proposto para a revista Mecatrônica Jovem, que tem o tema feira de ciência justamente para auxiliar você professor e aluno. Como professor /instrutor sempre comento: “esta é a graça de trabalhar com engenharia e robótica, assim, em casa ou na sua escola, você poderá fazer alterações e assim, achar novas soluções para o problema, use sua criatividade”.
Façam seus Projetos e nos marquem nas redes sociais! Juntos por um futuro melhor! Bons estudos!
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Finalizando
