Por que um macaco hidráulico consegue levantar um carro?

Este artigo aborda a questão de por que um macaco consegue levantar um carro, apresentando os princípios da poupança de esforço e do autobloqueio das rampas, explicando o mecanismo de funcionamento dos macacos mecânicos, que utilizam rampas enroladas em espiral combinadas com o princípio da alavanca para gerar uma grande força de elevação, e menciona também que os macacos hidráulicos utilizam o princípio da transmissão hidráulica, demonstrando que os princípios de funcionamento dos diferentes tipos de macacos são basicamente os mesmos.

Por que um macaco hidráulico consegue levantar um carro?

Durante a condução, se um pneu do carro estiver furado, o condutor irá parar para trocar o pneu, o que exige que o carro seja levantado. Um carro pequeno pesa cerca de 1 tonelada, um camião pesa várias toneladas e os humanos não conseguem levantá-los sozinhos. No entanto, o condutor tira um macaco da caixa de ferramentas do carro e consegue levantar o carro sem dificuldade. Como é que um macaco tão pequeno consegue ser tão poderoso? Como funciona este princípio?

Para levantar um objeto verticalmente, a força exercida deve ser igual ou superior ao peso do objeto. No entanto, empurrar um objeto para cima numa rampa requer muito menos esforço. Quanto menor for a inclinação da rampa e menor for o atrito entre a rampa e o objeto, menos esforço será necessário. Por isso, quando se carrega um camião com peso, coloca-se frequentemente uma rampa inclinada na parte de trás do camião, para que o carregamento seja mais fácil. Mas, se o objeto for empurrado para cima na rampa e depois for solto, não irá deslizar para baixo? Não seria todo o esforço em vão? Se a rampa for muito íngreme, isso é perfeitamente possível. Mas, se a inclinação da rampa for pequena, o peso do objeto na rampa será igual ao atrito entre o objeto e a rampa, e o objeto não deslizará sem esforço. Este fenómeno é chamado de "autobloqueio". Este princípio também é frequentemente aplicado na vida quotidiana, por exemplo, na construção de pilares de túneis, utilizando cunhas para levantar a viga. Depois de inserir a cunha por baixo da viga, desde que sejam satisfeitas as condições de autobloqueio, a viga não deslizará pela rampa da cunha.

A construção de rampas requer muito espaço, algo que nem sempre está disponível em situações da vida quotidiana ou em obras. Podemos enrolar a rampa em torno de um eixo vertical, criando uma superfície helicoidal, que é, na realidade, uma rampa construída num espaço reduzido, semelhante às escadas helicoidais dos edifícios. As roscas que vemos todos os dias são exemplos destas superfícies helicoidais, embora o ângulo de inclinação da rosca também deva satisfazer as condições de autobloqueio. Quando um parafuso gira no interior de uma porca, na realidade, o objeto desliza pela rampa, sendo o esforço de deslizamento substituído por um momento de binário. A estrutura do macaco é semelhante a uma rampa enrolada. A sua base é uma grande porca e a haste é um parafuso. A haste está ligada a uma alavanca comprida, utilizando o princípio da alavanca da física. Quando giramos a alavanca nas duas extremidades, aplicamos um momento de binário relativamente pequeno para fazer a haste girar, criando uma grande força de elevação no topo, permitindo levantar o carro sem esforço.

Existem vários tipos de macacos, mas o princípio de funcionamento é basicamente o mesmo. Existe também um macaco hidráulico, que utiliza o princípio da transmissão hidráulica.