Caixa de ferramentas do professor - O objetivo desta página
Esta seção Aplicar ajudará os alunos a compreender como uma vantagem mecânica é aplicada no mundo real, analisando o torque e a velocidade das bicicletas. Serão analisadas diferentes marchas da bicicleta em relação ao torque e à velocidade.
Pedale mais rápido ou pedale 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 potência do pedal para as rodas envolve o uso de engrenagens.
Existem dois lugares onde existem engrenagens em uma bicicleta. O primeiro está conectado ao pedal, chamado de coroa. O segundo lugar está conectado ao pneu traseiro, chamado de roda dentada ou roda dentada traseira. As engrenagens são conectadas 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 dianteiro) e às rodas (cassete traseira).
Existem diferentes bicicletas com vários números de marchas chamadas coroas e rodas dentadas. Uma bicicleta de marcha única permanece com uma vantagem mecânica fixa - as marchas que estão em uma bicicleta de marcha única não mudarão, independentemente de a pessoa estar pedalando em uma estrada plana ou em uma colina. Isso significa que quem pedala tem que colocar todo o esforço nas pernas para subir ladeiras ou pedalar muito mais rápido.
Uma bicicleta com múltiplas marchas permite que a pessoa que pedala mantenha a mesma velocidade de pedalada para ajustar sua vantagem mecânica e alcançar resultados diferentes. Isto permite ao ciclista subir colinas ou viajar mais rápido sem alterar a velocidade de pedalada.
Uma bicicleta com múltiplas marchas oferece muitas opções para usar a vantagem mecânica em seu benefício pessoal. Uma bicicleta parada desejaria usar uma combinação de marchas adequada para mais torque (potência de giro) para acelerar a partir de uma parada ou para subir uma grande colina. Uma vantagem mecânica em termos de 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 coroa dianteira é combinado com a maior roda dentada ou roda dentada traseira. No entanto, uma bicicleta equipada com torque não será capaz de se mover muito rapidamente.
Por outro lado, uma bicicleta que já está em movimento e deseja atingir uma velocidade rápida precisa utilizar uma combinação de marchas adequada para maior velocidade (taxa de movimento) para atingir uma alta velocidade sem ter que pedalar centenas de vezes por minuto. Uma vantagem mecânica em termos de velocidade é alcançada quando uma engrenagem maior aciona uma engrenagem menor. No contexto de uma bicicleta, isso acontece quando o maior tamanho da coroa dianteira é combinado com a menor roda dentada ou roda dentada traseira.
Ter uma vantagem mecânica ao andar de bicicleta permite que os ciclistas aproveitem ao máximo a quantidade de energia que exercem. Uma vantagem mecânica pode ser aplicada em diversas situações e tornar-se desejável ao projetar um robô para uma competição.