Multiplicação de Força

O homem, com suas descobertas e criações, lentamente começou a compreender a natureza e aprendeu a controlá-la e aproveitá-la. Para leva...

O homem, com suas descobertas e criações, lentamente começou a compreender a natureza e aprendeu a controlá-la e aproveitá-la. Para levantar e locomover grandes pesos acima de sua capacidade muscular, criou instrumentos que facilitam sua ação, ampliando a força aplicada. Esses instrumentos são chamados de máquinas simples.  

As máquinas simples, que são dispositivos multiplicadores de força, estão presentes no nosso dia-a-dia. Podemos tomar como exemplo o simples fato de abrimos uma torneira, o uso de alicates, pinças, chaves de fenda, saca-rolhas dentre outros, de modo que as tarefas fáceis como trocar o pneu do carro ou tirar um parafuso seriam difíceis de realizar se não tivéssemos essas ferramentas para ampliar a força. 

Com muito mais razão há necessidade de se empregar tais máquinas simples nas ocorrências de Bombeiro, sobretudo nos salvamentos, quando necessitamos deslocar um peso que normalmente não suportamos, como, por exemplo, içar ou tracionar uma viga de concreto, um carro ou uma vítima.  

O conhecimento das técnicas de multiplicação de força é essencial para a atividade de bombeiro e, para tanto, elencamos abaixo as mais aplicadas. De antemão, esclarecemos que os cálculos matemáticos e físicos que envolvem tais temas não serão aqui tratados, pois a proposta de treinamento é proporcionar um conhecimento prático aplicável no serviço operacional sem a necessidade de se fazer contas matemáticas complexas que dificultariam a operação numa ocorrência. Para aqueles que desejam determinar o cálculo exato de uma vantagem mecânica obtida com uma determinada máquina simples, sugerimos a busca das fórmulas nos livros de Física. 

Máquina Simples

É a ferramenta ou dispositivo que multiplica a força, aumentando a vantagem mecânica de modo a facilitar o deslocamento de um peso. As mais conhecidas e aplicadas nas ocorrências são alavancas, planos inclinados, sarilhos e polias.  

Alavanca

Máquinas simples, construídas por barra de ferro, madeira ou outros materiais resistentes que, através de um ponto de apoio, é empregada para mover ou levantar peso.  A vantagem mecânica da alavanca consiste na relação entre a distância do braço de ação (BA) e do braço de resistência (BR) para o ponto de apoio (PA). O BR é a distância entre o ponto de apoio e a força de resistência (peso) e o BA é a distância entre o ponto de apoio e a força de ação. Assim quanto maior o BA em relação ao BR, maior será a vantagem mecânica.

De acordo com o posicionamento entre a força de ação e a resistência em relação ao ponto de apoio podemos ter três tipos de alavancas: 

Alavanca Interfixa 

O ponto de apoio está sempre entre a força de ação e a força de resistência. 

Alavanca interfixa

Alavanca Inter-resistente 

O ponto de apoio está numa extremidade, estando a força de resistência entre a força de ação e o ponto de apoio.

Alavanca inter-resistente

Bombeiro utilizando alavanca

Alavanca Interpotente

A força de ação está aplicada entre a força de resistência e o ponto de apoio.

Alavanca interpotente

Plano Inclinado

É a mais antiga de todas as máquinas, que consiste em uma superfície inclinada a fim deslocar um peso à determinada altura.  

Bombeiros utilizando plano inclinado

A vantagem mecânica do plano inclinado consiste na relação entre o braço de ação e o braço de resistência. O BA consiste no comprimento do plano inclinado e o BR consiste na altura a ser vencida. Quanto menor o ângulo do BA, maior será o comprimento do plano inclinado e, quanto maior o BA em relação ao BR, maior será a vantagem mecânica, ou seja, quanto menor a altura do plano inclinado a ser vencida em relação ao comprimento desse plano, menor será o esforço despendido; quanto mais plano o solo e menos inclinado, maior será a vantagem mecânica.

Sarilho

É um cilindro horizontal móvel, em volta do qual se enrola um cabo ou corda que está ancorada ao peso que se deseja içar. 

Sarilho utilizado em poço

A vantagem mecânica do sarilho consiste na relação entre o BA e o BR, sendo BA o comprimento da manivela e BR o raio do cilindro. Quanto maior for o comprimento da manivela em relação ao raio do cilindro, maior será a vantagem mecânica e, consequentemente, menor será a força necessária para içar o peso. 

Polia

São as máquinas simples mais usadas nas ocorrências do Corpo de Bombeiros que envolvem salvamentos. Porquanto permitirem combinações entre si, possibilitam a obtenção de diversos graus de vantagem mecânica.  

Todas essas máquinas possuem o mesmo princípio de funcionamento e, consequentemente, as regras para o cálculo da vantagem mecânica é única, no entanto, antes disso, é preciso distinguir os dispositivos acima, porém, de antemão, esclarecemos que são conceitos muitas vezes controversos, mas que em nada comprometem o princípio de funcionamento, que é padrão. 

Roldana 

É uma roda que gira ao redor de um eixo, sendo que esta roda é composta em seu perímetro por um sulco denominado garganta, gola ou gorne, onde se encaixam cabos ou cordas tendentes a contorná-lo. As roldanas podem ser de plástico, de madeira, de ferro ou de aço e são presos a suportes laterais permitindo a ancoragem (usada para serviços em geral, exceto salvamento). 

Polia 

É um dispositivo composto por um eixo que une uma ou mais roldanas a um ponto de ancoragem através de dois suportes laterais giratórios no eixo, para permitir o encaixe da corda. A polia simples é aquela composta por uma roldana, a polia dupla é aquela composta por duas roldanas e assim sucessivamente. As polias podem ser de aço ou de duralumínio e geralmente são mais usadas com cordas para pesos não muito excessivos, normalmente, pessoas (usada para salvamento por ser mais segura que polias). 

Polias

Moitão 

É um sistema constituído pela associação de uma roldana fixa com uma roldana móvel por onde passa um cabo ou corda a fim de multiplicar a força.

Moitão com patesca e roldana

Patesca 

É um dispositivo composto por um eixo que une geralmente apenas uma roldana a um ponto de ancoragem e dois suportes laterais, sendo um fixo e outro móvel, com uma abertura para o encaixe do cabo. A patesca é um equipamento mais robusto, feito de ferro e utilizado com cabos de aço para manuseio de muito peso. 

Cadernal 

É um sistema constituído pela associação de moitões, ou seja, várias roldanas fixas solidárias ao mesmo eixo e várias roldanas móveis solidárias ao mesmo ao eixo, sempre em números equivalentes, por onde passam cabos ou cordas a fim de multiplicar força.

Bombeiro içando peça em desabamento

Talha 

É igual ao cadernal, porém geralmente se utilizam correntes para a multiplicação de força. A talha exponencial, diferentemente, é um sistema de combinação de roldanas composto por uma roldana fixa e várias roldanas móveis. A talha diferencial é um sistema constituído por duas roldanas fixas solidárias ao mesmo eixo, porém de diâmetros diferentes e uma roldana móvel.

Bombeiro resgatando maca com talha

Assim, essas diversas combinações de roldanas que levam nomes específicos, na verdade, possuem os mesmos princípios para se determinar à vantagem mecânica que, para fins de aplicação nas ocorrências de Bombeiros, serão sintetizados a seguir.

FONTE DE REFERÊNCIA

MANUAL DE SALVAMENTO TERRESTRE (CORPO DE BOMBEIROS MILITAR DO ESTADO DE SÃO PAULO)