Caixa de Ferramentas do Professor
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O Propósito desta Página
Esta seção Aplicar ajudará os alunos a entender como uma vantagem mecânica é aplicada no mundo real, analisando o torque e a velocidade das bicicletas. Diferentes engrenagens de bicicleta serão analisadas em relação ao torque e velocidade.
Pedal mais rápido ou pedal mais forte!
Ao andar de bicicleta, é importante manter uma certa velocidade de pedalada (também chamada de cadência), independentemente de colinas ou estradas planas. Transferir a potência do pedal para as rodas envolve o uso de engrenagens.
Existem dois lugares onde existem engrenagens numa bicicleta. O primeiro é conectado ao pedal, chamado de anel de corrente. O segundo lugar é conectado ao pneu traseiro, chamado de engrenagem traseira ou roda dentada. As engrenagens são ligadas por uma corrente. A corrente transfere a potência aplicada no pedal para as rodas e uma vantagem mecânica é criada com base no tamanho das engrenagens conectadas aos pedais (cassete frontal) e rodas (cassete traseiro).
Existem diferentes motos com números variados de engrenagens chamadas anéis de corrente e rodas dentadas. Uma bicicleta de engrenagem única permanece com uma vantagem mecânica fixa - as engrenagens que estão em uma bicicleta de engrenagem única não mudarão independentemente de a pessoa estar pedalando em uma estrada plana ou em uma colina. Isso significa que a pessoa que pedala tem que colocar toda a pressão nas pernas para escalar colinas ou pedalar muito mais rápido.
Uma bicicleta com várias engrenagens permite que a pessoa que pedala mantenha a mesma velocidade de pedalada para ajustar sua vantagem mecânica para alcançar resultados diferentes. Isso permite que o piloto suba colinas ou viaje mais rápido sem alterar a velocidade de pedalada.
Uma bicicleta com várias engrenagens oferece muitas opções para usar a vantagem mecânica a seu favor. Uma bicicleta parada gostaria de usar uma combinação de engrenagens adequada para mais torque (potência de giro), a fim de acelerar a partir de uma parada ou subir uma grande colina. Uma vantagem mecânica para o torque (mais potência de giro) é alcançada quando uma engrenagem menor aciona uma engrenagem maior. No contexto de uma bicicleta, isso acontece quando o menor tamanho da corrente dianteira é emparelhado com a maior roda dentada ou roda dentada traseira. No entanto, uma bicicleta voltada para torque não será capaz de se mover muito rapidamente.
Por outro lado, uma bicicleta que já está em movimento e quer atingir uma velocidade rápida precisa usar uma combinação de engrenagens adequada para mais velocidade (taxa de movimento), a fim de alcançar uma alta velocidade sem ter que pedalar centenas de vezes por minuto. Uma vantagem mecânica para a velocidade é alcançada quando uma engrenagem maior aciona uma engrenagem menor. No contexto de uma bicicleta, isso acontece quando o maior tamanho da corrente dianteira é emparelhado com a menor roda dentada ou roda dentada traseira.
Ter uma vantagem mecânica ao pedalar permite que os ciclistas aproveitem ao máximo a quantidade de energia que exercem. Uma vantagem mecânica pode ser aplicada em muitas situações diferentes e se tornar desejável ao projetar um robô para uma competição.