Balança de Roberval
(Momento independente do braço de alavanca)
(Braços articulados)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Objetivo
Despertar para o fato de que as balanças de braços iguais não podem ser meros travessões articulados pelo seu centro e tendo pratos sobre as extremidades. Observando-se a ilustração a seguir poderemos perceber, nitidamente, que as posições da batata (a?) ou (b?) irão interferir no equilíbrio da balança.

Se fosse assim ... não poderíamos jogar as batatas de qualquer modo sobre o prato da balança; para cada arranjo das batatas teríamos um peso diferente! Além disso, como os pratos são fixos no travessão, a inclinação dele despejará as batatas para o chão.

Solução do problema
Apresentamos aqui o modelo didático das atuais balanças de braços --- a balança de Roberval.
Pesos iguais, colocados um em cada braço horizontal, equilibram-se, independentes de suas posições a ou b. Percebam que nessa situação não interessa a particular posição onde foi colocado o massor P da direita ou as batatas, representadas pelo massor P da esquerda. Se  os pesos (massas) forem iguais sempre haverá equilíbrio.

Material e Montagem

Variantes da montagem

Por que funciona assim?
A "massa" colocada no prato (da direita, por exemplo) gera um torque na haste vertical que sustenta este prato. Este torque gera forças que atuam nos pontos de apoio desta haste vertical. Porém, estas forças são transmitidas para os eixos fixos dos apoios das alavancas horizontais, os quais, por aplicação de forças contrárias, anulam estes torques. Assim, os torques produzidos pela colocação das "massas" nos pratos da balança serão anulados pelos torques de reação dos eixos fixos centrais ... por isso as distâncias em que serão colocadas as "massas" (em relação à haste central) não interferem no equilíbrio.

Feira de Ciências Virtual (veja os protótipos desse tipo de balança)