Quais são as condições que possibilitam um corpo estar em equilíbrio?

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Joy

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O que é equilíbrio? Equilíbrio, na Física, é a situação de repouso ou de movimento uniforme e invariável de um corpo. Acontece quando a soma das forças que atuam sobre um corpo possuem a força resultante igual a zero, assim ele não altera sua situação

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• O que é Equilíbrio;
• Definição básica de Equilíbrio;
• Tipos de Equilíbrio;
• Equilíbrio do Ponto Material;
• Equilíbrio de um Corpo Extenso;
• Condições Gerais de Equilíbrio.

Equilíbrio é o nome dado ao estado de um corpo qualquer em que a força resultante sobre ele é nula. A força resultante é o resultado da soma de todas as forças que atuam sobre um determinado corpo. Quando essa soma é igual a zero, dizemos que o corpo se encontra em estado de equilíbrio, que pode ser classificado em:

• Equilíbrio estático: quando o corpo em equilíbrio está em repouso;
• Equilíbrio dinâmico: quando o corpo está em movimento uniforme, ou seja, com velocidade constante.

Aprenda também o que é movimento uniforme.

Definição de equilíbrio – básica

Equilíbrio, na Física, é a situação de repouso ou de movimento uniforme e invariável de um corpo. Acontece quando a soma das forças que atuam sobre um corpo possuem a força resultante igual a zero, assim ele não altera sua situação.

Tipos de Equilíbrio

Equilíbrio Estável

Acontece quando um corpo é deslocado da sua posição de equilíbrio e, ao ser abandonado, retorna a sua posição inicial. 

A esfera se encontra em equilíbrio estável. Se ela for levemente afastada dessa posição, quando abandonada, ela retornará a sua posição de equilíbrio inicial.

Equilíbrio Instável

Ocorre quando o corpo é afastado da sua posição de equilíbrio e, ao ser abandonado, ele tende a se afastar ainda mais de sua posição de equilíbrio inicial.

Se a esfera da figura acima for deslocada da posição em que se encontra, ela irá se afastar mais ainda.

Equilíbrio Indiferente

Acontece quando o corpo é afastado da sua posição de equilíbrio e, mesmo sim, ele permanece em equilíbrio em sua nova posição.

Ao afastar a esfera da sua posição inicial, ela continuará em equilíbrio em sua nova posição.

Equilíbrio do Ponto Material

O ponto material diz respeito a uma partícula abstrata que possui dimensões mínimas e, por esse motivo, podem ser desconsideradas. Nesse caso, suas dimensões não influenciam na força resultante final em um diagrama de forças que agem sobre essa partícula.

Portanto, dizemos que este ponto material se encontra em equilíbrio quando está parado (não sai do lugar).

Considerando que F2 ≠ F1 ≠ F3, o diagrama só estará em equilíbrio se a soma dessas forças for igual zero. Como a força F1 está inclinada sobre um certo ângulo com a horizontal, deve-se decompor o vetor (como visto acima) em outros dois vetores de forças na vertical e na horizontal (eixo y e eixo x).

Tomando o diagrama acima como exemplo, o equilíbrio só aconteceria se:

F1y = F3 

F1x = F2 

Como observamos, F2 é maior do que F1x , por esse motivo, o ponto material tem sua força resultante para a direita. Logo, o ponto material acima não se encontra em equilíbrio.

Equilíbrio de um Corpo Extenso

Um corpo extenso é todo aquele que possui dimensões consideráveis, ou seja, que podem influenciar na força resultante sobre ele. Os corpos extensos podem ter movimento de translação, onde se movimentam em trajetórias retilíneas, e de rotação, em que se movimentam em trajetórias angulares.

O que é Torque?

No caso do movimento de rotação, ele só ocorre quando uma medida chamada torque é aplicada sobre o objeto. Torque é a medida de força que faz com que um objeto gire ao redor de um eixo. Da mesma forma que a força é o que faz um objeto acelerar em trajetória linear, torque é o que faz com que um objeto adquira aceleração angular.

Para que ocorra o equilíbrio de um corpo extenso, existem duas condições:

Condições Gerais de Equilíbrio 

1ª Condição de equilíbrio: Soma das forças

A primeira condição para que um corpo extenso esteja em equilíbrio é que é necessário que a soma de todas as forças que atuam sobre ele seja nula. Dessa definição surgem as ideias de equilíbrio estático e dinâmico.

Como falamos anteriormente, o equilíbrio estático acontece quando a força resultante sobre o corpo é nula e este objeto se encontra em repouso, ou seja, não possui velocidade.

Quando um objeto se encontra em movimento retilíneo uniforme, não há aceleração, e por esse motivo, também não existe força resultante. Como a força é nula e o objeto possui velocidade constante, dizemos que o corpo se encontra em equilíbrio dinâmico.

2ª Condição de equilíbrio: Soma dos torques

Como explicamos, o torque é a medida de força que faz com que um objeto gire ao redor de um eixo. Para que haja equilíbrio de um corpo extenso, ou seja, para que ele se encontre em repouso, é necessário que não haja rotação, por esse motivo, a soma dos torques precisa ser necessariamente igual a zero.

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