INTRODUÇÃO CONCEITOS TECNOLÓGICOS E O COTIDIANO No dia a dia você está acostumado a utilizar diversas ferramentas, cada uma delas com diferentes tecnologias. O simples gesto de passar manteiga no pão, de fechar o zíper de uma bolsa, de abrir a porta de casa ou de um veículo só é possível graças ao desenvolvimento de tecnologias que ea humanidade faz ao longo de sua existência. Para desenvolver novas tecnologias, é preciso compreender alguns conceitos itos tecnológicos. Nas próximas páginas, você conhecerá alguns que são básicos, os, pois são encontrados em inumeráveis equipamentos, mesmo os mais modernos. s. Por isso, são tão importantes. Entendendo como eles funcionam, você será capaz de e aplicálos e encontrar soluções criativas em seus projetos, além de explorar o máximo ximo xi mo o kkitt educacional LEGO®! Os conceitos apresentados serão:
Alavancas Rodas e Eixos Polias e Roldanas Plano Inclinado Engrenagens Caixa de Redução Estruturas
Com eles, você e sua equipe serão capazes de resolver todos os desafios desafi os com criatividade e poderão explorar ao máximo áximo os kits LEGO®!
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ALAVANCAS A alavanca é um dos conceitos tecnológicos mais aplicados, por ser o mais simples. Ela nada mais é do que uma barra rígida apoiada, na qual é aplicada uma força. Esta, por sua vez, é multiplicada conforme a distância entre a força aplicada, o apoio e a carga. Conforme a posição desses elementos, as alavancas são classificadas em interpotente, inter-resistente ou interfixa.
ALAVANCA INTERFIXA É aquela em que o ponto de apoio está entre a força e a carga. O exemplo mais comum é a gangorra. FORÇA
CARGA
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PONTO DE APOIO
ALAVANCA INTERRESISTENTE Quando a carga está entre o ponto de apoio e a força, temos uma alavanca inter-resistente. Um exemplo é o carrinho de mão.
PONTO DE APOIO
CARGA
FORÇA
ALAVANCA INTERPOTENTE No caso da força estar entre a carga e o ponto de apoio, a alavanca é chamada de interpotente. É o que acontece na vara de pescar.
PONTO DE APOIO
CARGA
FORÇA
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RODAS E EIXOS Rodas são objetos circulares que facilitam o transporte de cargas. Eixos são objetos cilíndricos, em geral de diâmetro menor que o da roda, que unem rodas. Por isso, ambos sempre giram na mesma velocidade e direção.
Se você tentar empurrar uma grande caixa, perceberá que o esforço usado é muito grande. Mas, se colocar objetos cilíndricos debaixo dela, como troncos de árvore ou cabos de vassoura, a área de atrito vai diminuir, e o esforça necessário para movê-la será muito menor.
O mesmo acontece com um veículo que usa rodas: é bem mais fácil ele se deslocar dessa forma. Quanto mais eixos forem adicionados ao conjunto, mais facilmente será de levar cargas, pois a massa delas será distribuída de forma uniforme. É possível observar isso em caminhões sem as cargas, nos quais os eixos estão levantados . 440
Outra característica de rodas e eixos é transformar o movimento circular da roda em movimento linear, quando em contato com uma superfície plana.
Rodas e eixos podem ser dependentes ou independentes.
Dependentes: quando as rodas estão conectadas no mesmo eixo. Nesse caso, elas se movimentam obrigatoriamente com velocidade e sentidos iguais.. Então,, há maior dificuldade na hora ora em que precisam fazer zer curvas.
Independentes: quando cada roda tem seu próprio eixo. o. Nesse caso, cada ca a uma uma pode po e se movimentar em uma velocidade diferente e, se necessário, ess rio, sentidos senti os diferentes. i erentes. Então, a mobilidade do veículo é aumentada e fazer curvas rvas torna-se mais fácil.
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POLIAS E ROLDANAS da Polias e roldanas são basicamente uma roda com um canal, no qual é encaixada uma correia orreia a fim de transmitir movimento. Veja a diferença rença entre elas. Polias: a correia não tem contato direto com om a carga a ser movimentada; Roldanas: facilitam e diminuem o esforço exercido para deslocar uma carga e a correia reia tem contato direto com a carga. EXEMPLO DE POLIAS POLI S
Quando duas polias são conectadas por uma correia, a que recebe o movimento inicial é chamada de polia de entrada, e a que é movida a partir desse movimento é chamada de polia de saída.
EXEMPLO DE ROLDANAS
POLIA DE SAÍDA POLIA DE ENTRADA
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Ao usar polias de tamanhos diferentes, a relação de velocidade se altera. Por exemplo, ao colocar duas polias como na figura a seguir, e movimentar o conjunto, é possível perceber que a polia de saída tem a velocidade aumentada.
A primeira polia tem diâmetro X. Ao dar uma volta completa, movimenta a outra, que tem diâmetro X/2 – assim, esta dá duas voltas. Nesse caso, a velocidade da polia de saída é duas vezes maior que a de entrada. Consequentemente, a força aplicada na polia motora é divida por dois na polia de saída. Em um conjunto de polias assim, a relação é de 1:2 (um para dois): uma volta da motora para duas da de saída. Se a motora fosse a menor, a relação se inverteria – ela seria de 2:1 (dois para um): duas voltas da motora para uma da de saída.
POLIA DE ENTRADA
RELAÇÃO DE 1:2
POLIA DE ENTRADA
RELAÇÃO DE 2:1
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Se for necessário mudar o sentido do movimento movimento entre duas polias, basta usar a correia cruzada, como na imagem ao lado. Ao utilizar roldanas, o principal objetivo é reduzir o esforço que será feito principalmente para elevar uma carga. Elas podem ser: - Fixas: quando o eixo da roldana fica fixo em um suporte. Neste caso, para haver equilíbrio, a força exercida deve ser igual a da carga.
CORREIA CRUZADA
- Móveis: quando o eixo da roldana se desloca conforme a força é exercida. Elas veem associadas a uma fixa. A vantagem é que, para haver equilíbrio nesse sistema, a força exercida deve ser metade da força exercida pela carga.
EXEMPLO DE ROLDANA FIXA
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EXEMPLO DE ROLDANA MÓVEL
PLANO INCLINADO Um plano inclinado é uma superfície inclinada em que uma das extremidades fica mais elevada que a outra, como, por exemplo, em uma rampa. Utilizamos a rampa para levar um objeto a determinada altura, porém com um esforço muito menor do que o necessário caso ele fosse erguido verticalmente apenas. MAIOR ESFORÇO
MENOR ESFORÇO
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ENGRENAGENS Elas são rodas com dentes, que se encaixam si com o objetivo de transmitir movimento e força entre si com grande eficiência. Elas são comuns em máquinas de médio e de grande porte. orte. Quando duas engrenagens são conectadas, nectadas, e uma delas é movimentada, seja manualmente ou com um motor, ela la passa a se chamar engrenagem motora ou de entrada. Aquela que é movida recebe o nome de engrenagem de saída.
ENGRENAGEM DE SAÍDA
ENGRENAGEM DE ENTRADA
Quando engrenagens de tamanhos diferentes são conectadas, a relação de velocidade se altera. Veja a figura a seguir. Quando duas engrenagens são encaixadas dessa forma, ao movimentar o conjunto, você vai perceber que a engrenagem de saída tem a velocidade aumentada.
A primeira engrenagem tem 40 dentes. Ao dar uma volta completa, ela impulsiona a outra, que dá cinco voltas. Assim, a velocidade da engrenagem de saída é cinco vezes maior que a de entrada. Consequentemente, a força aplicada na engrenagem motora é dividida por cinco na engrenagem de saída.
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Em um caso assim, é dito que a relação é de 1:5 (um para cinco), ou seja: uma volta da motora para cinco da de saída. Se a montagem for invertida, e a motora for menor, a relação também se inverte. Ela passa a ser de 5:1 (cinco para um): cinco voltas da motora para uma da de saída.
ENGRENAGEM MOTORA
RELAÇÃO DE 1:5
ENGRENAGEM MOTORA
RELAÇÃO DE 5:1
Em um conjunto de engrenagens, é preciso observar o sentido do movimento. Em um par de engrenagens, o movimento da engrenagem de saída é contrário ao movimento da de entrada.
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Quando o conjunto tem três engrenagens, ocorre mais uma inversão de sentido. Assim, a engrenagem de
saída (a terceira) tem o mesmo sentido de movimento da primeira.
Dica importante: Em um conjunto com número par de engrenagens, o sentido do movimento da última será sempre o contrário do o sentido da primeira. Em um conjunto com número ímpar de engrenagens, o sentido ntido do movimento da última será igual ao da primeira.
Existe um tipo de engrenagem que altera também a direção do movimento em relação ao eixo em 90°. Ele é usado no volante de carros e em alguns tipos de máquina para facilitar a colocação de motores.
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Além das diferenças entre as engrenagens, existe outro elemento que trabalha em conjunto com elas: a roscasem-fim. Rosca-sem-fim: quando uma rosca-sem-fim é associada a uma engrenagem, o sentido do eixo de saída do movimento desloca 90°, assim como nas engrenagens cônicas, porém a relação de transmissão se altera de forma a reduzir a velocidade e multiplicar o esforço aplicado. A relação acontece da seguinte forma:
Número de dentes da engrenagem por 1 Rosca-sem-fim com uma engrenagem de 40 dentes: uma da engrenagem.
Rosca-sem-fim com uma engrenagem de 24 dentes: uma da engrenagem.
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ESTRUTURAS Uma estrutura é qualquer construção ão na qual peças individuais são dispostas de maneira a formar um todo.
Todas as estruturas estão sob a influência ência de forças externas, como o vento ou a chuva no telhado de uma casa ou o peso de caminhões passando sobre uma ponte, e internas, como o peso da própria estrutura ou o material com que foi construída.
ESTRUTURAS NÃO ARTICULADAS X ESTRUTURAS ARTICULADAS As articuladas são aquelas em que existe uma conexão que permite mover os elementos ligados por ela. As não articuladas, como o nome diz, são as estrutura que não têm qualquer articulação. ESTRUTURA NÃO ARTICULADA A ESTRUTURA ARTICULADA
As estruturas articuladas podem ser rígidas ou flexíveis. Uma estrutura ra articulada rígida é o triângulo, por exemplo. o.
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Apesar de ter pontos que permitam sua articulação, o triângulo não muda de forma quando se exerce pressão sobre qu uma das faces. ac
Mas, quando se faz pressão sobre uma das faces do retângulo articulado, ele e e flexiona ex ona e muda mu a de forma. Se for exercida uma pressão em sentido contrário, ele volta ta à forma orma inicial. inicia .
Para tornar rígida uma estrutura retangular ou quadrada, basta adicionar outro elemento à estrutura, de maneira que ela forme dois triângulos
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