UNIDADE IV: Ser humano e saúde Cultura indígena. Aula: 14.1 Conteúdo: Introdução a estática e suas definições.
Habilidade: Compreender os conceitos físicos relacionados a estática de um ponto material para a compreensão dos fenômenos naturais envolvendo equilíbrio.
Em nossa última aula estudamos as leis de Newton e a relação entre energia e trabalho. Continuaremos com as leis da mecânica agora falando de um assunto de grande importância, a Estática. Aplicamos o conceito da estática, intuitivamente, a todo momento pois ela está relacionada com as condições de equilíbrio dos corpos.
Estática: Parte da mecânica que estuda as condições de equilíbrio de um ponto material (corpo de dimensões desprezíveis) ou de um corpo extenso (o tamanho influi no estudo do fenômeno).
EQUILÍBRIO
Estática Todas as figuras acima determinam um sistema estático, ou seja, todos seus pontos encontram-se em equilíbrio estático.
Se você tiver as forças F F F e F agindo sobre um 1, 2, 3 4 ponto material, para obter o equilíbrio você deve impor a condição de que a força resultante F seja R nula, ou seja, F = 0, com F = F + F + F + F. Assim, R R 1 2 3, n no equilíbrio tem-se, F + F + F + F = 0 1 2 3, n
O ponto P, da figura abaixo, está sujeito a ação de três forças. Esse ponto encontra-se em repouso. F 1 F 3 Θ F 2
Portanto, podemos dizer que esse ponto encontra-se em equilíbrio estático, pois satisfaz a equação: F 1 + F 2 + F 3 = 0
Características de um ponto material em equilíbrio estático: V = 0 repouso Equilíbrio estático Se o corpo está em equilíbrio F r = 0 ou V = 0 MRU Equilíbrio dinâmico
A resultante do sistema de forças aplicadas a um ponto material em equilíbrio deve ser constantemente nula (F r = 0).
A resultante do sistema de forças aplicadas a um ponto material em equilíbrio deve ser constantemente nula (F = 0). r Um ponto material está em equilíbrio estático quando ele está em repouso em relação a um determinado referencial.
A resultante do sistema de forças aplicadas a um ponto material em equilíbrio deve ser constantemente nula (F = 0). r Um ponto material está em equilíbrio estático quando ele está em repouso em relação a um determinado referencial. Um ponto material está em equilíbrio dinâmico quando está em movimento retilíneo e uniforme MRU.
Força normal (N) Força trocada entre duas superfícies sólidas que estão em contato comprimindo-se e que é sempre perpendicular à reta que tangencia as superfícies no ponto de contato. Obedecem ao princípio da ação e reação e não se anulam, pois são aplicadas em corpos diferentes.
Força de tração ou de tensão (T) Força que é transmitida sempre por fios, cordas ou cabos ideais (inextensíveis e de massas desprezíveis) distendendo-os (tracionando-os, esticando-os). Exemplos: Trem puxando dois vagões através de dois cabos ideais 1 e 2.
Força de tração ou de tensão (T) Se você pendurar um quadro na parede por meio de dois fios, quanto menor for o ângulo formado com o teto, ou o suporte, maior será a força de tração (tensão) no fio.
Exemplo: 1. Encontre o valor da força F, para que o ponto 2 material localizado no ponto P da figura a seguir, esteja em equilíbrio. a) P F 2 F 1 = 4,0 N
Solução: Para que o ponto material P esteja em equilíbrio, a força resultante que atua sobre ele deve ser igual a zero, (F = 0). r Como a força resultante entre duas forças de mesma direção e de sentidos opostos é a diferença entre as forças, ou seja, F = F F, então: r 1 2 0= 4 F 2 F 2 = 0 4 F 2 = 4,0 N
Solução: b) F 3 = 3,0 N P F 1 = 4,0 N F 2
SOLUÇAO: Como temos três forças atuando sobre o ponto P devemos, em primeiro lugar, encontrar a resultante entre as forças F e F. Estas forças formam entre si 1 3 um ângulo de 90 0, portanto: Fr= F 1 2+F 3 2 Fr= 42+3 2 Fr= 16+9 Fr= 25 Fr=2 N
Com a resultante entre as forças F 1 e F 3 calculada o sistema de forças sobre o ponto material P fica conforme o esquema abaixo: P F 1,3 = 5 N F 2
Agora as forças que atuam sobre o ponto material P formam entre si um ângulo de 180 0, portanto a força resultante entre elas é a diferença F 2 F 1,3.
Como F r = 0 (condição de equilíbrio), temos que: F r = F 2 F 1,3 0= F 2 5 F 2 =5 N
Centro de gravidade e centro de massa. O ponto de aplicação do peso de um corpo é denominado centro de gravidade (CG) ou baricentro. Podemos imaginar que, nesse ponto, concentra-se todo o peso do corpo.
Se um corpo homogêneo apresentar um elemento de simetria (um ponto, um eixo ou um plano), o centro de gravidade pertence necessariamente e esse elemento. Significa que o centro de gravidade coincide, nesse caso, com o centro geométrico.
O ponto no qual podemos considerar concentrada toda a massa de um corpo é denominado centro de massa (CM). Nos locais onde a aceleração da gravidade pode ser considerada constante, o centro de gravidade coincide com o centro de massa. Um corpo que se encontra no espaço, livre da atração gravitacional da terra e de outros corpos celestes, tem centro de massa, mas não tem centro de gravidade.
1. Determine o valor da força F 2 para que os corpos representados abaixo estejam em equilíbrio estático. a) P F 2 F 1 = 5,0 N b) P F 2 F 1 = 12,0 N
2. Como se chamam as forças que são transmitidas por fios e cordas?
Solução: 1) a) 5,0 N b) 12,0 N 2. Força de tração