O primeira condição de equilíbrio requer que a soma vetorial de todas as forças que atuam sobre um corpo seja zero, de modo que ele esteja em repouso (equilíbrio estático) ou com movimento retilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico).
Esta soma de forças nada mais é do que a força resultante que atua sobre o corpo, expressa matematicamente desta forma:
Finternet = 0
∑ F = 0
No espaço, a primeira condição de equilíbrio dá origem a três equações, uma para cada dimensão:
∑ Fx = 0; ∑ FY = 0 e ∑ Fz = 0
Quando essas equações são satisfeitas, o objeto não se traduz ou se o faz, será com velocidade constante.
Olhando ao nosso redor, percebemos que buscamos continuamente satisfazer a primeira condição de equilíbrio para que as coisas não caiam.
Portanto, busca compensar a atração gravitacional da Terra por meio de suportes, cordas ou suportes de alguns, para que assim as coisas permaneçam no lugar e não acabem no solo..
Outras vezes, é necessário evitar que campos eletromagnéticos externos interfiram na operação de circuitos elétricos e dispositivos de comunicação. Nesse caso, são as cargas elétricas que devem estar em equilíbrio..
Índice do artigo
Um grande número de objetos do cotidiano satisfazem a primeira condição de equilíbrio, é uma questão de observar cuidadosamente:
Os construtores buscam estabilidade nas construções para que os usuários permaneçam seguros. O objetivo da estática é estudar as condições para que o equilíbrio estático ocorra em edifícios, pontes, estradas e todos os tipos de estruturas..
Estes dispositivos de sinalização devem permanecer fixos para cumprir suas funções, pois são sustentados por cabos, postes e hastes de forma que a primeira condição de equilíbrio seja atendida..
Quando materiais condutores, como cobre e outros metais, adquirem uma carga elétrica, o equilíbrio eletrostático é logo estabelecido, deixando o excesso de carga na superfície condutora. Dentro do campo elétrico é zero.
Esse efeito é frequentemente usado para isolar equipamentos elétricos e eletrônicos de campos externos, usando a chamada gaiola de Faraday. A gaiola é feita de material condutor e envolve o equipamento a ser protegido.
Durante as tempestades, os automóveis funcionam como gaiolas de Faraday, protegendo os ocupantes de choques elétricos..
Em sistemas de iluminação, como lâmpadas pendentes, a primeira condição de equilíbrio é usada para fixá-los no teto, piso ou parede.
Objetos colocados em mesas e prateleiras atendem à primeira condição de equilíbrio. A força normal que o suporte exerce sobre os objetos é responsável por compensar o peso.
Para determinar a viscosidade de um líquido, um objeto esférico de diâmetro conhecido é jogado em seu interior e sua velocidade diminuirá devido à resistência. A velocidade da esfera é constante, estando assim em equilíbrio dinâmico.
Quanto maior for a viscosidade do líquido, menor será a velocidade com que a esfera se move dentro.
-Faça um diagrama de corpo livre, mostrando todas as forças que agem sobre o corpo (omita aquelas que o corpo exerce sobre os outros).
-Selecione um sistema de coordenadas cartesianas, garantindo que, na medida do possível, as forças estejam localizadas em qualquer um dos eixos. A direção positiva geralmente é tomada na direção do movimento ou um movimento possível.
-Determine os componentes cartesianos de cada força.
-A aplicação da segunda lei de Newton para cada componente, conforme estabelecido no início, permanece, portanto, um sistema de equações.
-Resolva o sistema de equações levantado na etapa anterior.
O bloco da figura, de massa m, ele se move em declive no plano inclinado no ângulo θ com velocidade constante. Calcule o valor do coeficiente de atrito cinético μk, se a massa do bloco é m = 5 kg e θ = 37º.
A primeira etapa é desenhar o diagrama de corpo livre e escolher um sistema de coordenadas cartesianas para expressar vetorialmente cada força. As forças que atuam no bloco são:
-O normal N exercido pelo plano inclinado, é perpendicular à superfície deste.
-O peso C é direcionado verticalmente para baixo.
-Atrito cinético Fk que se opõe ao movimento. Se não existisse, o corpo se moveria morro abaixo com uma aceleração igual a g.senθ.
Como peso C está inclinado em relação aos eixos de coordenadas selecionados, deve ser decomposto em seus componentes cartesianos:
Cx = mg sen 37º = 5 kg x 9,8 m / sdois x sen 37º = 29,5 N
CY = mg.cos 37º = 5 kg x 9,8 m / sdois x cos 37º = 39,1 N
A segunda lei de Newton agora é aplicada, definindo cada soma como 0, uma vez que o bloco não tem aceleração ao se mover com velocidade constante:
∑ FY = N - WY = 0
∑ Fx = Wx - Fk = 0
A magnitude do atrito cinético é proporcional à magnitude do normal, sendo o coeficiente de atrito cinético μk a constante de proporcionalidade.
Fk = µk N
Na sua vez:
N = WY = 39,1 N
E também:
Fk = Wx
Portanto:
µk = 29,5 / 39,1 = 0,75
Calcule a magnitude das tensões que suportam o semáforo de massa de 33 kg, mostrado na figura:
O diagrama de corpo livre é feito tanto para o semáforo quanto para o nó que segura os cabos:
Semáforo
Sobre ele agir: a tensão T3 para cima e o peso W para baixo. Portanto:
∑ FY = W - T3 = 0
Portanto:
T3 = 33 kg x 9,8 m / sdois = 323,4 N
Nó
As tensões são decompostas em seus componentes cartesianos:
∑ FY = T1 sen 53º + Tdois sen 37º - T3 = 0
∑ Fx = Tdois cos 37º - T1 cos 53º = 0
E o seguinte sistema de equações lineares é obtido com duas incógnitas T1 e Tdois :
- 0,6 t1 + 0,8 Tdois = 0
0,8 T1 + 0,6 tdois = 323,4
A solução deste sistema de equações é: T1 = 258,7 N e Tdois = 194,0 N
Condições de equilíbrio.
Segunda condição de equilíbrio.
Ainda sem comentários