Peso Aparente, Estática e Equilíbrio de um Corpo Extenso


PESO APARENTE (Pap)

Quando um corpo e totalmente imerso no fluido de densidade menor do que a sua, o peso tem intensidade maior do que a do empuxo. A resultante dessas forças é denominada peso aparente. Um corpo pode estar em equilíbrio das seguintes formas: EQUILÍBRIO ESTÁTICO e EQUILÍBRIO DINÂMICO.

ESTÁTICA

Peso Aparente

A Estática é à parte da Física que estuda corpos em equilíbrio, como por exemplo: pontes, edifícios, torres, etc. Para tal estudo teremos que nos preocupar com as condições que garantem, por exemplo, que uma ponte não se mantenha estática mesmo que tenha que suportar inúmeros carros que a atravessam. Qual é a “mágica” dessas estruturas que se mantém num equilíbrio fantástico. Por isso mesmo que começamos a desvendar o mundo maravilhoso da Estática.

Condição de equilíbrio do ponto material

Para se verificar a condição de equilíbrio, há métodos como os que se seguem: do Polígono Fechado – Ligando-se os segmentos orientados, que representam as forças, consecutivamente, deve-se fechar um polígono. Esse método é uma consequência da regra do polígono fechado, pois o vetor-soma é nulo quando a linha poligonal se fecha somente com os vetores-parcela: Partícula P em equilíbrio   FR = Fi + Fz + fs + F 4 =6.

Método das decomposições Cartesianas

As somas algébricas das projeções ortogonais das forças, sobre os dois eixos cartesianos (do plano das forças), são nulas. O exercício modelo, a seguir, está resolvido através da utilização do método do polígono:

É dado o sistema em equilíbrio, e: sen 37° = 0,60 = cos 53° sen 53° = 0,80 = cos 37°. Sabendo que a tração na corda l é de 300 N, determine a tração na corda 2. Adote: g = 10 m/s2. Como o corpo está em equilíbrio: T3 = P \ T3 = 500 N Então, as forças que agem no ponto O, união dos três fios, são: Tt, tração do fio 1; T2, tração do fio 2; T3 = P, tração do fio 3. Essas forças devem ter resultante nula, isto é: T1+T2+P = 0
Graficamente, pelo método do polígono, elas devem formar um polígono fechado. Aplicando o Teorema de Pitágoras, temos:
P2=T2+T22
5002 = 3002 +  T2
250.000 = 90.000 +  T2
T2 = 160.000
T2 = 400 N

Quando um ponto material está em equilíbrio, sujeito apenas à ação de três forças, estas estarão obrigatoriamente em um mesmo plano (coplanares).
Jamais haverá equilíbrio de três forças (concorrentes) se a soma dos módulos das duas forças menores for inferior ao módulo da força maior. Exemplo:
30N, 40N e 50N = estarão em equilíbrio. 30N, 40N e 90N = não estarão em equilíbrio.

Solução
O peso do corpo suspenso à corda 3 é:
P = m . g
P = 50 . 10 \ P = 500 N

ESTÁTICA DO CORPO EXTENSO

CONCEITO – momento de uma força em relação a um ponto é o produto do módulo desta força pela distância tirada do ponto, perpendicularmente à força ou ao seu prolongamento. Exemplos: Ao abrir uma porta aplicamos uma força sobre o trinco, que tende a girar em torno um ponto fixo preso à porta. (P). Se sua tendência for afasta-se ainda mais da posição de equilíbrio, diremos que a posição é de equilíbrio INSTÁVEL. O corpo será mais instável quanto mais alto estiver o seu CM e menor for sua base.

Se o corpo, porém, continuar em equilíbrio na nova posição, diremos que a posição em que estava é de equilíbrio INDIFERENTE. Ao puxarmos a porta para que se abra, também teremos momento. Observe como se você estivesse no ponto A da figura anterior. Observe agora que, ao apertar ou afrouxar um parafuso com uma chave, também estamos aplicando momento. Você agora deve estar pensando que, quanto maior o cabo da chave, menor a força empregada no evento. Estamos começando a compreender a aplicação prática de momento.

CONVENÇÃO
Sentido Horário: Positivo
Sentido Anti-horário: Negativo

UNIDADES

•        Sistema Internacional: M = F.d / [M] = N . m
•        Sistema Técnico: M = F. d / [M] = kgf . m. Como l kgf = 9,8 N, teremos:

EQUILÍBRIO DE UM CORPO EXTENSO

Para que um corpo extenso esteja em equilíbrio estático, é necessário que não apresente movimento de translação e rotação. Observação: O ponto fixo da barra escolhido para o cálculo de movimentos é arbitrário. Porém, nota-se que, quando colocado junto a uma das incógnitas, facilita nosso trabalho, pois elimina esta incógnita e podemos isolar diretamente a outra.
1.      Condição para que um corpo não apresente movimento de translação: A resultante, entre todas as forças que atuam sobre o corpo, deve ser nula.
2.      Condição para que um corpo não apresente movimento de rotação: O somatório dos momentos de todas as forças em relação a um ponto fixo ao corpo deve ser nulo.

NOTAÇÃO:
R = O
1a condição EM0F = O
2a .condição. Abordaremos nesta aula problemas de forças coplanares e paralelas. Exemplo genérico: Determinar as reações nos apoios A e B da figura abaixo, supondo o equilíbrio do sistema.