Estática

Se a soma das forças aplicadas sobre um corpo for nula, então ele permanecerá em equilíbrio.

Para que o equilíbrio de objetos e até mesmo de pessoas possa vir a ocorrer, é necessário que alguns requisitos sejam realizados. Dentre eles, está o de que a força resultante que atua sobre esses objetos seja nula. Dessa forma, vamos estudar aqui a estática de corpos rígidos, seus conceitos e suas principais características.

Estática x dinâmica

A estática estuda as condições para que um corpo se mantenha em equilíbrio. Por outro lado, a dinâmica estuda as causas do movimento de um corpo. Ambas utilizam largamente as leis de Newton.

Conceitos fundamentais da estática

Precisamos entender os conceitos sobre estática para conseguirmos resolver os exercícios das mais variadas provas do país. Esses conceitos são: equilíbrio de ponto material, momento de força, equilíbrio de corpo extenso e centro de massa. Dessa forma, vamos estudar cada um deles separadamente.

Equilíbrio de ponto material

Antes de mais nada devemos relembrar que um ponto material é um objeto cujas dimensões são desprezíveis diante da situação em que ele se encontra.

O equilíbrio de ponto material ocorre quando o vetor velocidade dele é constante, o vetor aceleração é zero e quando o vetor força resultando também é zero. Em outras palavras, podemos definir isso da seguinte forma:

Em resumo, para verificarmos se um ponto material está em equilíbrio ou não, escolhe-se um ponto adequado ao qual esse ponto consiga representar todas as forças que atuam no ponto material. Com isso é possível verificar o vetor força resultante e caso ele seja nulo o ponto material estará em equilíbrio.

Momento de uma força

Para se abrir uma porta facilmente, é necessário que a maçaneta esteja distante das dobradiças. Isso acontece por conta de uma grandeza física conhecida como momento de uma força ou torque. Estudaremos aqui essa grandeza.

Podemos definir o momento de uma força da seguinte forma:

O momento de uma força (também chamado de torque) é a grandeza que indica a sua capacidade de fazer um corpo girar (esse é o seu efeito) em torno do polo P escolhido.

Quanto maior o valor do momento, maior será o efeito de giro provocado no corpo.

Equilíbrio de corpo extenso

É considerado um corpo extenso todo o corpo cujas dimensões não podem ser desprezíveis em relação ao meio onde ele está inserido.

Para que um corpo extenso fique em equilíbrio, ele precisa satisfazer duas condições:

  • A resultante das forças aplicadas ao corpo deve ser nula;
  • A soma dos momentos das forças aplicadas sobre o corpo também deve ser zero.

Em outras palavras, temos:

Centro de massa

Para corpos pontuais, a segunda condição do item anterior não se aplica. Isso se deve ao fato de que todas as forças atuam no mesmo ponto. Mas um corpo extenso não possui apenas um ponto para se aplicar as forças. Porém, na física é utilizada uma idealização chamada de centro de massa.

O centro de massa é o ponto no qual toda a massa de um corpo está concentrada. Assim, um objeto se movimenta como se todas as forças externas estivessem sendo aplicadas sobre o centro de massa.

Videoaulas sobre estática para fixar o conteúdo

Para que todas as suas dúvidas possam ser sanadas, apresentaremos aqui alguns vídeos sobre estática.

Equilíbrio de ponto material

Revise e entenda um pouco mais sobre os equilíbrios de um ponto material. Assim, toda a dúvida sobre o conteúdo estudado não fica para trás!

Centro de massa

O centro de massa é importante para a aplicação de equilíbrio de corpos extensos. Dessa maneira, esse vídeo irá te ajudar a entender um pouco mais sobre esse conceito!

Momento de uma força

Esse é outro assunto importante sobre o conteúdo estudado até aqui. Assim, esse vídeo irá te auxiliar a entender mais sobre o momento de uma força.

Por fim, para você se dar muito bem nas provas de vestibulares pelo Brasil afora, apresentaremos exercícios resolvidos para um melhor entendimento de como se aplica esse conteúdo em uma prova. E para entender melhor a movimentação dos corpos, estude também sobre cinemática.

Referências

Física para o ensino médio, vol. 1: mecânica – Kazuhito Yamamoto;
As faces da física – Wilson Carron.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Como referenciar este conteúdo

Santana da Silva, Guilherme. Estática. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/estatica. Acesso em: 05 de July de 2020.

Exercícios resolvidos

1. [UFV]

Um rapaz de 900 N e uma garota de 450 N estão em uma gangorra. Das ilustrações abaixo, a que representa uma situação de equilíbrio é:

a)

b)

c)

d)

e)

Para resolver essa situação basta igualar os momentos, isto é, o momento de força do rapaz é igual ao momento de força da moça, ambos sobre a barra, portanto, temos:

Mrapaz=Mmoça
Fr.d1=Fm.d2

Como o peso do homem é o dobro do peso da moça, ele deve estar na metade da distância do apoio.

900 . 1 = 450 .2

RESPOSTA: b)

2.

Vejamos a figura abaixo. Na figura temos dois blocos cujas massas são, respectivamente, 4 kg e 6 kg. A fim de manter a barra em equilíbrio, determine a que distância x o ponto de apoio deve ser colocado. Suponha que inicialmente o ponto de apoio esteja a 40 cm da extremidade direita da barra.

a) x = 60 cm
b) x = 20 cm
c) x = 50 cm
d) x = 30 cm
e) x = 40 cm

Para que a barra se mantenha em equilíbrio o momento do conjunto tem que ser igual a zero. A força aplicada no bloco 1 é a força peso e a no bloco 2 também. Assim

M1=M2
F1.d1=F2.d2
4∙10∙x = 6∙10∙40

x = (6∙40)/4

x = 60cm

RESPOSTA: a)

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