A Energia da Mola

Por Adrian Rupp

Introdução

Como está definido na Wikipédia, "Uma mola é um objeto elástico flexível usado para armazenar a energia mecânica". Em outras palavras uma mola é uma pilha(bateria) de movimento. Uso a comparação com o paradigma elétrico pois ele está tão difundido que é mais fácil entender através dele. E é justamente por isso que resolvi escrever sobre as molas: Elas são úteis para superar a dependência do paradigma elétrico. Produzir eletricidade muitas vezes é complexo e inacessível para a maioria das pessoas, porém produzir movimento é fácil. Por sinal a maior parte da eletricidade é produzida no Brasil pelo movimento. Mas tais geradores são grandes para facilitar a centralização de poder.
Entendendo melhor as molas podemos criar novas soluções para nossos problemas do dia a dia.
Me dei conta desta questão quando comecei a refletir sobre o funcionamento do meu despertador. Eu faço movimentos e ele funciona sem eu ter que pagar alguém para poder ser acordado no horário como ocorre normalmente com os despertadores elétricos. Isso é liberdade. E fazer isso com meus próprios recursos é autossustentabilidade enquanto usar a rede elétrica é dependência. Sem contar a forma antiética com que muitas usinas hidrelétricas são construídas e as usinas atômicas.


Parte Teórica
Na Wikipédia

Mola:
Uma mola é um objeto elástico flexível usado para armazenar a energia mecânica. As molas são feitas de arame geralmente tendo como matéria prima mais utilizada o aço temperado.
Tipos
Helicoidal (ou bobina): feita enrolando um fio em torno de um cilindro; e cônica: molas helicoidais e cônicas são tipos de molas de torção, porque o fio próprio é torcido quando a mola é comprimida ou esticada.
Lâmina: quando montada em feixes é usada na suspensão traseira de veículos pesados de veículo , apenas uma lâmina interruptores elétricos.
Espiral: usada nos pulsos de disparo e nos galvanômetros.
Torção: alguma mola projetada ser torcido melhor que comprimido ou estendido.
Faixa de borracha: uma mola de tensão onde a energia é armazenada esticando o material.
Belleville: um disco usado geralmente para aplicar a tensão a um parafuso.
Pneumática: As primeiras molas pneumáticas foram desenvolvidas pela FIRESTONE na década de 30. Suspensões a ar com molas FIRESTONE foram apresentadas pela primeira vez em automóveis experimentais em 1935.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mola

Energia Mecânica:
Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho.
Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial "p".
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nica

Energia Cinética:
Em física, a variação de energia cinética é a quantidade de trabalho que teve que ser realizado sobre um objeto para modificar a sua velocidade (seja a partir do repouso - velocidade zero - seja a partir de uma velocidade inicial).
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_Cin%C3%A9tica

Energia potencial elástica:
Define-se 'energia potencial elástica' a energia potencial de uma corda ou mola que possui elasticidade.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_Potencial_El%C3%A1stica


Usos das Molas

Criei uma classificação para facilitar o entendimento:

Apertado:
Quando usamos uma mola para exercer uma pressão constante. Quando abrimos um grampo para prender roupas estamos armazenando energia em sua parte metálica. Quando soltamos o grampo para ele segurar a roupa no varal liberamos parte da energia que foi armazenada. Mas outra parte da energia é impedida de sair pelo volume da roupa e da corda do varal. Esta energia não liberada mantém a pressão o que faz o grampo funcionar.
Exemplos: Grampos de roupas, clips de papel, elásticos em roupas, grampos de cabelo, etc.
Potencial para: Pressionar/prender coisas.


Instantâneo:
Quando a energia na mola é toda liberada de uma só vez. Quando esticamos um arco para atirar uma flecha estamos armazenando energia que é liberada de uma só vez quando soltamos o arco para atirar a flecha.
Exemplos: arco de arco e flecha, carrinhos de brinquedo que são empurrados para trás para andarem para frente, fundas, catapultas, balistas e outras armas, aeromodelos à elástico, trenas e cabos retráteis, pinças, etc.
Potencial para: Lançar objetos, devolver objetos ao local de origem.

Vídeos:
Aprendendo a usar o arco e flecha
http://www.youtube.com/watch?v=uEooP9cW8Z0

propulsão elástica uninove formula truck, grupo elétrica total..AVI
http://www.youtube.com/watch?v=HG3arI0VSzU

CATAPULTA ROBÓTICA EDUCACIONAL
http://www.youtube.com/watch?v=DXU5KB-fhE4

Avião movido a elástico na UCA Campinas
http://www.youtube.com/watch?v=2tsLdTdbX6c

Atire um clipe assassino
http://www.youtube.com/watch?v=ZPZ-q_4_FnQ

Ratinho Adestrado
http://www.youtube.com/watch?v=eqbTD_gXYOo

Helicóptero com motor de propulsão a elástico - vôo livre (helicopter rubber)
http://www.youtube.com/watch?v=SmG_aqJTlQI



Contínuo:
Quando a energia na mola é liberada aos poucos. Aqui estão os mecanismos movidos à corda, em outras palavras, os sistemas que fazem 'tique-taque' ou 'tique tique tique'. Uma manivela é girada e uma mola é apertada, mas um mecanismo só permite que uma pequena parcela do movimento seja usada de cada vez. Alguns sistemas tem autonomia para meses de funcionamento sem receber novos movimentos.
A autonomia pode ser estendida aproveitando a inércia ou criando um sistema composto onde uma segunda mola é acionada antes que a primeira esteja completamente descarregada.
Esse mecanismo foi aperfeiçoado nos relógios de pulso de corda automática, onde já não há necessidade de darmos corda para que o mecanismo permaneça em funcionamento, ele armazenas os movimentos que fazemos com os braços em nossas atividades normais.
Exemplos: Timers(cronômetros) usados nas cozinhas, brinquedos, chaves giratórias de máquinas de lavar, relógios/Despertadores, vitrolas, caixinhas de música, metrômetros, etc.
Potencial para: Realizar atividades repetitivas ao longo do tempo, desligar sistemas depois de um tempo programado.

Vídeos:
Mechanical dolls in Japan: Wooden robots and karakuri
http://www.youtube.com/watch?v=aYegGG3q3m0

Tea Serving Doll - Karakuri Ningyo
http://www.youtube.com/watch?v=a2mgv8zmJ1E

Wooden robot in the 19th century (Karakuri Ningyo)
http://www.youtube.com/watch?v=pBURWGr3AlU

Tourby Watches ETA Unitas 6497 -1 center second
http://www.youtube.com/watch?v=EsMSjdJYhf0

Francisco Alves - Aquarela do Brasil em vitrola à corda anos 40
http://www.youtube.com/watch?v=7iVj6VVE_iE

Joueuse de Tympanon - automate
http://www.youtube.com/watch?v=75CXFwgslsY

Motor de Elástico Caseiro Robótica Educacional
http://www.youtube.com/watch?v=e_M62Npje9M



Entendendo um pouco mais

Algumas páginas da Internet explicam mais detalhe do funcionamento de máquinas que usam a energia das molas.

Por dentro de um despertador de corda
Imagens de um relógio/despertador por dentro
http://casa.hsw.uol.com.br/despertador-a-corda.htm

O relógio automático
Explicação de como funciona um relógio automático
http://adenoma.sites.uol.com.br/Automatico.html

Como funciona a relação de marchas
Artigo para entender melhor os usos das engrenagens
http://carros.hsw.uol.com.br/relacao-de-marchas.htm


Como Fazer

Como se fazer um arco em plena mata amazônica
http://www.youtube.com/watch?v=16jiiM2Iw8U

Como fazer um estilingue?
http://www.youtube.com/watch?v=8mY1J_C8mS4

Ciência Nua e Crua - A MINA - Part 2
Nesta parte do episódio o físico usa uma mola para aumentar a eficiência de um dínamo:
http://www.youtube.com/watch?v=i17sFknBDdg

Diy timer switch !!!
Como fazer um interruptor com timer (em inglês)
http://www.instructables.com/id/Diy-timer-switch-/

Como fazer o brinquedo 'Ratinho Adestrado':
http://roboticadotioton.blogspot.com/2011/07/ratinho-adestrado.html

Como fazer uma arma de elástico (brinquedo)
http://www.youtube.com/watch?v=6Aj7N557ToU

Como fazer uma catapulta (brinquedo)
http://roboticadotioton.blogspot.com/2010/10/catapulta.html

Carrinho de elástico (brinquedo)
http://www.youtube.com/watch?v=2nBvPS1XBLk

Pen Helicopter how to vid
Como fazer um helicóptero de brinquedo:
http://www.youtube.com/watch?v=QCOOlco0MCw

Como pode se ver, alguns projetos podem ser usados para ensinar sobre a energia das molas. Além disso podem servir como base para projetos em aplicações bem distintas dos usos apresentados aqui.