Equilíbrio mecânico

O equilíbrio mecânico ocorre quando a força resultante sobre um corpo é nula. Ele pode ser estático, se o corpo estiver em repouso, ou dinâmico, se estiver em movimento uniforme.

A esfera da figura está em equilíbrio estático e instável
A esfera da figura está em equilíbrio estático e instável

Antes de iniciarmos nosso estudo sobre o equilíbrio mecânico, precisamos saber de que tipo de corpo trata-se. Existem duas possibilidades: ponto material e corpo extenso. Cada tipo de objeto tem suas condições específicas de equilíbrio. Vejamos quais são:

Equilíbrio do ponto material

Qualquer partícula que tenha dimensões mínimas e que, portanto, podem ser desprezadas é considerada um ponto material. Este apenas pode sofrer o movimento de translação e, para atingir o equilíbrio, precisa satisfazer apenas uma condição: a somatória das forças que atuam sobre ele deve ser igual a zero. Essa condição pode ser escrita matematicamente como:

ΣF = 0

Equilíbrio do corpo extenso

O corpo extenso é constituído por um conjunto de pontos materiais. Para estudar o equilíbrio desses corpos, devemos considerar que ele seja rígido e que, portanto, não sofra deformações. Os corpos rígidos podem ter movimento de translação e de rotação. Para que o seu equilíbrio seja estabelecido, existem duas condições:

  1. Para que o corpo esteja em equilíbrio de rotação, a soma algébrica dos momentos de todas as forças atuantes no corpo deve ser igual a zero:

    ΣM = 0

  2. O equilíbrio de translação ocorre quando a somatória das forças que atuam sobre o corpo extenso também é igual a zero. A descrição matemática é a mesma utilizada para o equilíbrio do ponto material.

A condição geral para o equilíbrio mecânico é que a força resultante que atua sobre uma partícula ou sobre um sistema seja igual a zero.

Obedecendo a essas condições, o equilíbrio mecânico pode ser classificado de duas formas:

  • Equilíbrio estático: quando o corpo em equilíbrio está em repouso;

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

Tipos de equilíbrio

Para definir o tipo de equilíbrio de um corpo, devemos considerar a tendência que esse corpo tem de retornar à sua posição original. Assim, o equilíbrio pode ser classificado em três tipos:

  • Equilíbrio estável: ocorre quando um corpo é deslocado da sua posição de equilíbrio e, ao ser abandonado, retorna a sua posição inicial. Observe a figura:

    A figura mostra uma esfera em equilíbrio estável. Caso ela seja ligeiramente afastada dessa posição, quando abandonada, ela retornará
    A figura mostra uma esfera em equilíbrio estável. Caso ela seja ligeiramente afastada dessa posição, quando abandonada, ela retornará

  • Equilíbrio instável: Se o corpo for afastado da sua posição de equilíbrio, ao ser abandonado, ele tenderá a afastar-se ainda mais da posição inicial:

Se a esfera da figura for deslocada da posição em que se encontra, ela afastar-se-á mais ainda dessa posição
Se a esfera da figura for deslocada da posição em que se encontra, ela afastar-se-á mais ainda dessa posição

  • Equilíbrio indiferente: Se o corpo for afastado da sua posição de equilíbrio, ele permanecerá em equilíbrio em sua nova posição:

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

Por: Mariane Mendes Teixeira

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