Mecânica

Alavanca desigual

Um empurrão de 50 N no braço de 2 m equilibra um empurrão de 100 N no braço de 1 m — torques iguais (τ = r × F) com forças desiguais. Altere uma força no Inspetor para vê-la inclinar.

Alavanca desigual — simulação interativa de Mecânica. Um empurrão de 50 N no braço de 2 m equilibra um empurrão de 100 N no braço de 1 m — torques iguais (τ = r × F) com forças desiguais. Altere uma força no Inspetor para vê-la inclinar. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Torque e alavancas

Uma alavanca se equilibra quando os torques dos dois lados do pivô são iguais — forças num braço mais curto precisam ser maiores para igualar um braço mais longo.

O torque τ = r × F depende da força e do braço de alavanca. Com o pivô centralizado, uma força de 50 N a 2 m do pivô equilibra uma de 100 N a 1 m: 50 × 2 = 100 × 1.

• τ = rF sen θ
• Στ = 0 em equilíbrio

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

O pivô desta alavanca é centralizado, como na alavanca clássica — mas a força da direita é aplicada a apenas 1 m do pivô, enquanto a da esquerda está a 2 m. Se um empurrão de 50 N a 2 m é equilibrado por um empurrão a 1 m, essa força é maior, igual ou menor que 50 N?

Previsões para pesar

• É maior que 50 N
• É igual — 50 N
• É menor que 50 N

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Força Esquerda (N)
• Força Direita (N)

O que você mede:

• Torque líquido (do sim) (N·m)
• τ = r × F (calculado) (N·m)

Como funciona a investigação

1. Abra o preset Alavanca desigual. Uma viga rígida é fixada exatamente no centro, como a alavanca clássica — mas as duas forças para baixo são aplicadas em distâncias diferentes: 2 m à esquerda, 1 m à direita. Uma força de 50 N para baixo empurra na marca de 2 m.
2. Clique na seta de força esquerda da viga e anote a intensidade no Inspetor; depois clique na seta direita e faça o mesmo. Observe que os dois braços têm comprimentos diferentes.
3. Para cada linha abaixo, ajuste as intensidades das forças esquerda e direita no Inspetor, execute a simulação, selecione a viga e leia o valor do torque τ = r × F no painel Math.

Equação governante

Torque — τ = r × F

Torque é o efeito de rotação de uma força em torno de um pivô: τ = r × F, onde r é a distância do pivô até onde a força atua. Com braços desiguais, torques iguais exigem forças desiguais — uma força de 50 N a 2 m do pivô equilibra uma de 100 N a 1 m, pois ambas produzem 100 N·m.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para cada linha, calcule à mão 1 m × Força Direita − 2 m × Força Esquerda. Compare com o torque líquido lido no painel Math da simulação. Eles combinam?
• Na linha 1, o empurrão de 50 N no braço de 2 m equilibra o empurrão de 100 N no braço de 1 m — forças diferentes, torques iguais. O que deve ser verdade sobre uma força e sua distância do pivô para que uma alavanca se equilibre?

Onde isso aparece além do laboratório

• Um carrinho de mão também é uma alavanca: seus braços erguem as alças a cerca de 2 m da roda (o pivô) enquanto a carga fica perto da roda. Se a carga pesa 200 N e está a 0.5 m da roda, qual força para cima você deve aplicar nas alças para equilibrá-la? E se a carga estivesse na borda do recipiente?
• Um martelo de garra tirando um prego, um pé de cabra e um quebra-nozes são alavancas com braços desiguais. Escolha um e identifique seu pivô, a força aplicada e a carga que ele move — depois explique por que o braço curto é o do lado da carga.

• AP Physics 1 — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
• IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
• General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Bem-vindo à Alavanca desigual
2. Selecione a alavanca
3. Pressione Play
4. Braços desiguais, torques iguais
5. Abra os dados
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Baixe a planilha do laboratório →

Torque & a Lei da Alavanca