O objetivo do experimento é mostrar como ampliar forças e facilitar trabalhos.

É realmente difícil abrir ou fechar uma porta quando empurrada próximo da dobradiça. No entanto, é relativamente fácil abri-la ou fecha-la quando empurrada próximo da maçaneta. Ao que parece, quanto mais longe do eixo de rotação da porta (a dobradiça), menos força é feita para girá-la. No primeiro caso, onde se empurra a porta próximo da dobradiça, combina-se muita força com pouca distância ao eixo; no segundo, muita distância com pouca força. Nota-se que pode-se girar a porta, do mesmo modo, com pelo menos duas combinações diferentes de força aplicada e ponto de aplicação desta força. Nos dois casos, o agente que causa a rotação na porta é o que chamamos de "torque". Para entender o que é o torque, vamos fazer uma analogia: assim como uma força causa o movimento de um objeto, o torque é a causa da rotação, combinando (1) força e (2) distância de aplicação dessa força em relação ao eixo de rotação. De fato, ele é proporcional ao produto da força pela distância do ponto de aplicação da força ao eixo de rotação.

Assim como é preciso uma certa força para mover uma mesa, é preciso um certo torque para girar uma porta. Se a porta for empurrada perto da dobradiça, deve ser feita muita força para compensar a falta de distância; então a relação entre esta força e a (pequena) distância produzem torque suficiente para abrir a porta. Por outro lado, empurrando-a longe da dobradiça tem-se muita distância, o que poupa força para conseguir o mesmo torque e abrir a porta. Assim, dois conjuntos de força e distância podem produzir o mesmo efeito de rotação, resultado do fato de que os dois torques são iguais.

O alicate é uma ferramenta que utiliza o torque para facilitar trabalhos. Ele amplia a força exercida no cabo e a aplica pela pinça numa peça qualquer. No desenho abaixo pode se ver a força f1 transformada na força F2.
Figura 1
A força f1 interage com a distância D1 produzindo torque no alicate. A mesma quantidade de torque aparece do outro lado da ferramenta, mas este outro torque é dado pelo produto da força F2 pela distância d2. Como a distância do ponto de aplicação da força f1 ao eixo de rotação (D1) é muito maior que d2, a força F2 deve ser muito maior que a força f1 para que as quantidades de torque sejam iguais nos dois lados do alicate.
Desta forma quanto menor for d2, maior será a ampliação de f1 (F2); ou quanto maior for D1 maior também será a ampliação de f1 (F2). De fato, a força F2 será multipla da razão entre D1 e d2:
F2 = (D1/d2)xf1
 
O experimento propõe uma forma de deixar o alicate muito mais eficiente. A idéia é aumentar a distância D1 usando dois pedaços de cano. Eles são acoplados aos braços do cabo do alicate para ampliar a força exercida pela ferramenta.
Para amassar um clipe é necessário muita força. Para tanto usa-se o alicate, que amplia a força, para amassar o clipe. Quando se aumenta o comprimento dos "braços" do cabo com os pedaços de cano amplia-se ainda mais a força aplicada no cabo (f1 na Figura 1). Desta forma será preciso muito menos força para fazer o mesmo trabalho de amassar o clipe na pinça do alicate, pois a ampliação foi muito maior.

Montagem

• Amasse o clipe com o alicate.
• Insira os canos nos "braços" do cabo do alicate.
• Segure nas pontas do cabo ampliado e amasse o outro clipe.
• Perceba em qual situação fez menos força.

Comentário

• O conjunto canos-alicate deve ser tal que não iniba o movimento da ferramenta, o que pode ser conseguido experimetando-se alguns modelos diferentes de canos e alicates.

Figura 2

MHS/FCL