Estática

Estática é a parte da Mecânica que estuda as condições de equilíbrio de objetos. Há essencialmente dois tipos de equilíbrio: o equilíbrio estático, quando o objeto está em equilíbrio, parado (velocidade nula); e o equilíbrio dinâmico, quando o objeto em equilíbrio está em movimento.

Dentro dessas duas possibilidades existem três condições de equilíbrio:

O equilíbrio estável onde as forças do sistema em questão tendem a retornar o corpo ao estado de equilíbrio mesmo havendo uma perturbação nele.

No equilíbrio estável, o corpo sempre retorna às condições de equilíbrio originais.

O equilíbrio instável onde qualquer perturbação no sistema acarreta o fim do estado de equilíbrio por fazer com que alguma das forças do sistema, anteriormente equilibrada por outra de igual intensidade, passe a se sobrepor às outras, crescendo demasiadamente e deixando assim de ser equiparada por outra, conseqüentemente, desequilibrando todo o sistema.

No equilíbrio instável, o corpo pode sair das condições de equilíbrio sob qualquer perturbação.

E, o equilíbrio indiferente onde o corpo tende a permanecer em sua condição atual de inércia, seja qual for ela. Se ele estiver parado, assim tenderá a ficar, se for colocado em movimento, permanecerá da mesma forma.

No equilíbrio indiferente, qualquer estado de inércia assumido pelo corpo é mantido indiferentemente.

Agora, conhecido os tipos de equilíbrio, basta, em cada caso, fazer um esquema das forças que atuam no corpo e calcular se a resultante das forças é nula (zero), ou seja, ao serem somadas todas as forças que atuam no corpo elas devem se anular, por atuarem em sentidos contrários. Deveremos ter S Fi = 0, com Fi representando cada uma das forças dependendo de i (ex: F1, F2, ..., Fi). Se isto não acontecer (S Fi ¹ 0), o corpo será acelerado na direção da força resultante, por menor que seja ela.

Se o somatório das forças é nulo o corpo permanece em sua situação de inércia original: ou parado ou em movimento com velocidade constante. Na figura acima a bolinha ficará oscilando, mantida pelo fio.

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).

Todas as figuras acima determinam um sistema estático, ou seja, todos seus pontos encontram-se em equilíbrio estático.

Equilíbrio de um ponto material – Se você tiver as forças agindo sobre um ponto material, para obter o equilíbrio você deve impor  a condição de que a força resultante  seja nula, ou seja, =, com =. Assim, no equilíbrio tem-se, =.

Utiliza-se com mais freqüência o método das projeções das forças sobre os eixos horizontal (x) e vertical (y), perpendiculares entre si. A soma das projeções sobre cada eixo deve ser nula. Exemplo:

Considere as forças ,  e  concorrentes num ponto 0 e coplanares.

A intensidade dessas projeções vale  —  F_1x=F₁.cos θ  —  F_2x=F₂.cos β  —  no equilibro, a soma dessas projeções sobre o eixo horizontal x, deve ser nula, ou seja  —  F_1x=F_2x —  F₁.cos θ=F₂.cos β (I)

Procedendo da mesma maneira com relação ao eixo y:

As intensidades dessas projeções sobre o eixo y valem  —  F_1y=F₁.senθ  —  F_2y=F₂.senβ  —  no equilíbrio a soma vetorial dessas projeções deve ser nula  —  F_1y + F_2y=F₃ —  F₁.senθ + F₂.senβ = F₃ (II)

Através das expressões (I) e (II) pode-se encontrar a solução do exercício proposto.

Outro processo é o método da linha poligonal, onde, normalmente o ponto material está emequilíbrio sob a ação de três forças, que fecham um triângulo.

Pela lei dos senos, no triângulo acima têm-se  —   F₂/senα=F₁/senβ=F₃/senθ

O que você deve saber

Força normal () – Força trocada entre duas superfícies sólidas que estão em contato comprimindo-se e que é sempre perpendicular à reta 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 () – Força que é transmitida sempre por fios cordas ou cabos ideais (inextensíveis e de massas desprezíveis) distendendo-os (tracionando-os, esticando-os).

Exemplo: Trem puxando dois vagões através de dois cabos ideais 1 e 2.

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.