Vibrador de massa excêntrica

Um vibrador de massa excêntrica é um motor elétrico com um peso fixado fora do eixo do seu veio. Ao rodar, o peso puxa o motor para um lado e depois para outro, e todo o aparelho treme. Patentes pedidas nos Estados Unidos no início do século XX já usavam este peso desequilibrado em rotação em aparelhos elétricos de massagem; hoje o mesmo princípio zumbe nos telemóveis e nos pagers e sacode os crivos da indústria.

O que é

Um vibrador de massa excêntrica transforma rotação em abanões. Um pequeno motor elétrico faz rodar um peso fixado num só lado do seu veio, de modo que o centro de gravidade do peso fica fora do eixo. Nada no aparelho vai e vem. O motor limita-se a rodar, e o peso mal distribuído faz tremer tudo o que lhe está ligado.

A ideia encontra-se em muitos objetos. No início do século XX era montada em aparelhos elétricos de massagem de mão, com corpo metálico arredondado, pega e cabo. Hoje um motor de poucos milímetros dá o aviso silencioso de um telemóvel, e veios desequilibrados muito maiores sacodem os crivos vibratórios com que a indústria separa materiais. Alguns aparelhos põem o interruptor e o regulador de velocidade numa unidade à parte, ligada por um fio ou por rádio.

Como funciona

Um motor vibratório de telemóvel: o peso em meia-lua fica todo de um lado do veio.

Um peso que roda em círculo tem de ser puxado para o centro a cada instante, e é o veio que o puxa. Em troca, o peso puxa o veio para fora, para o lado onde estiver nesse momento. À medida que dá a volta, este puxão aponta para cima, depois para o lado, depois para baixo, depois para o outro lado. O motor e a caixa são empurrados num pequeno círculo, e a mão, a mesa ou a armação onde assentam sentem isso como vibração.

O puxão é igual à massa do peso vezes a sua distância ao eixo vezes o quadrado da velocidade de rotação. Duplicar a velocidade torna assim o abanão quatro vezes mais forte, e ele repete-se uma vez por cada volta do motor. Um pequeno motor de corrente contínua roda mais depressa com uma tensão mais alta, por isso subir a tensão torna o zumbido ao mesmo tempo mais rápido e mais forte. Para mudar só a força é preciso mudar o peso ou a sua distância ao eixo. O vibrador de Willis Miller tinha para isso um peso em meia-lua que se podia aproximar ou afastar do veio. Deslocar um peso ao longo do veio, paralelamente ao eixo, deixa a força igual e muda apenas o ponto do aparelho onde ela atua.

Quem segura o aparelho deve sentir a vibração o menos possível, e foi por isso que Miller montou a pega do seu aparelho sobre uma mola. Dois pesos que rodam em sentidos opostos dão outro movimento, desde que sejam iguais, rodem à mesma velocidade e sejam mantidos em fase por engrenagens: os puxões laterais anulam-se então e os verticais somam-se, e a máquina abana em linha reta. A patente de Edward Mateer para crivos vibratórios apresenta esses pares de veios com pesos, ligados por engrenagens, como uma montagem já conhecida.

Como fazer

Um andarilho vibratório: a bolinha desequilibra o motor e a tampa avança aos saltinhos pela mesa.

Um andarilho vibratório mostra o princípio em poucos minutos. É preciso um pequeno motor de corrente contínua, do tipo vendido para projetos escolares de ciências e que funciona com duas pilhas AA, um suporte para as pilhas, um pouco de plasticina, a tampa de plástico de uma caixa, três clipes e um elástico ou fita-cola. Dobre os clipes em forma de pernas e cole-os por baixo da tampa, para que ela fique de pé sozinha.

Prenda o motor em cima da tampa com o elástico, com o veio a sair pela borda. Carregue uma bolinha de plasticina do tamanho de uma ervilha num lado do veio, ou num pedacinho de cortiça espetado nele, de modo que fique bem descentrada. Ligue o motor ao suporte das pilhas e ponha-o a trabalhar: a tampa zumbe e desloca-se pela mesa. Mantenha o cabelo, as mangas largas e a cara longe do veio a rodar: uma bolinha que se solte pode ser projetada.

Experimente depois algumas mudanças, desligando as pilhas de cada vez antes de tocar na plasticina. Aproxime a bolinha do veio ou torne-a mais pequena, e o andarilho acalma. Com uma bolinha maior, abana com mais força. Distribua a plasticina à volta de todo o veio, e o motor roda quase sem tremer: a vibração vem do desequilíbrio e não do motor em si. Uma cabeça de escova de dentes com um minúsculo motor vibratório e uma pilha pequena dá uma versão mais pequena, muitas vezes construída nas aulas de ciências.

História e evolução

Antes do peso a rodar: um instrumento de corda que batia com um pequeno martelo de marfim.

Os instrumentos vibratórios mais antigos funcionavam à pancada. O médico inglês Joseph Mortimer Granville descreveu os seus «percussores», em que um trem de engrenagens movido por uma mola acionava uma alavanca com um martelo de marfim, e anunciou uma versão elétrica feita pelos fabricantes de instrumentos Weiss and Sons. Um peso desequilibrado dispensa o martelo: basta a rotação. No início do século XX, George Trotter, de Louisville, no Kentucky, e William Olson pediram cada um uma patente para aparelhos elétricos de massagem que tremiam porque o motor fazia rodar um peso descentrado: Trotter montou no veio do motor um peso excêntrico regulável e Olson fixou um peso num lado do induzido. Depois Harry Fuller Waite, de Nova Iorque, pediu uma patente para um aparelho de massagem com um motor elétrico dentro da caixa, uma ficha para uma tomada elétrica normal e vibrações produzidas pelo que ele chamava a reação de um peso desequilibrado em rotação. Outras duas patentes posteriores retomaram a ideia: Charles Elliott desequilibrou o próprio induzido do motor e Willis Miller pôs no veio um peso regulável. Ambos montaram a pega de modo a absorver a vibração antes de chegar à mão.

A indústria usou pares de pesos desequilibrados para sacudir crivos. O princípio chegou à pequena eletrónica com o pager. Patentes posteriores, entre elas as de Sholly Kagan e Alvin Feder, descrevem recetores de radiochamada que vibravam ao ser chamados; na de Feder, o peso afasta-se mais do eixo à medida que o motor ganha velocidade. Os minúsculos motores vibratórios espalharam-se pelos pagers e depois pelos telemóveis, onde continuam muito usados. Alimentam-se da mesma bateria que o resto do aparelho, e o seu motor é um motor elétrico comum em miniatura.