Impacto e reversão de choque em ferramentas de percussão

11 de maio, 2015 às 20:19 | Postado em Dinâmica da rotação, Força de impacto, Mecânica

É possível golpear um muro com uma barra de ferro sem receber o choque de volta no braço?

Ao golpear um muro com uma barra de ferro a barra exerce uma enorme força sobre o muro. Enorme aqui significa que tal força é diversas ordens de grandeza maior do que o peso da própria barra. A força de impacto de um instrumento de percussão (barra de ferro, martelo, marreta, machado, …) contra um alvo resistente é usualmente muito grande! Vide abaixo referências de postagens do CREF sobre impacto.

Não há como escapar então de que a barra (ou qualquer instrumento ou ferramenta de percussão) também receba, durante o impacto, uma força tão intensa quanto aquela que ela exerce no muro. Tal decorre da Terceira Lei Newton (Princípio da Ação e da Reação).

Imaginemos agora que a ferramenta de percussão, ao incidir no alvo, esteja livre de qualquer ação da mão de quem o segura, ou seja, no momento em que o instrumento impacta o alvo o sujeito que o manipula já afastou sua mão da ferramenta.

Neste caso a força de impacto, que tem duração muito curta, exercida fora do centro de massa do instrumento produzirá uma rotação acelerada em torno do centro massa, além de produzir uma translação do centro de massa também acelerada. Pode-se então demonstrar que existe um ponto do instrumento que se encontra sem aceleração naquele momento. Para uma barra cuja extremidade está impactando o alvo perpendicularmente à barra, este ponto se encontra a 1/3 do comprimento da barra, medida esta distância da outra extremidade da barra. Como o sujeito de fato não solta o instrumento antes de bater, caso o esteja segurando neste ponto onde não ocorre aceleração, não receberá qualquer impacto em sua mão. Se o instrumento for empunhado fora deste ponto, ao ocorrer o impacto do instrumento contra um alvo, a mão e o braço receberão uma força. Pelo ponto adequado para a empunhadura passa o chamado EIXO INSTANTÂNEO DE ROTAÇÃO do instrumento (vide abaixo referência sobre uma questão tratando do eixo instantâneo de rotação).

Os instrumentos de percussão adequadamente construídos, tais como marretas, martelos, raquetes, bastões, … têm bem marcados o local adequado para serem empunhados. A localização deste local depende de toda a geometria e distribuição de massa no instrumento e do local onde a percussão é feita.

É importante notar que a força de impacto de um instrumento como uma marreta ou um grande machado contra um alvo duro (pedra, madeira resistente), determina uma força de impacto enorme comparada com o peso do instrumento. Se apenas uma fração dessa força acontecer no local da empunhadura, o operador do instrumento pode ter lesões na mão e/ou braço.

Eixo instantâneo de rotação: onde se localiza e para que serve?

Sobre força de impacto:

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“Docendo discimus.” (Sêneca)

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