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Equilíbrio Indiferente: Quando um objeto tem a sua posição alterada e, mesmo assim, mantém a sua situação de equilíbrio, dizemos que existe o equilíbrio indiferente. Isso ocorre sempre que o ponto de suspensão do corpo coincide com o seu centro de gravidade. É o caso de uma caneta “deitada” sobre uma mesa. Mesmo que haja mudança em sua posição, a situação de equilíbrio será mantida.

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Equilíbrio Instável: Se um objeto, após ser afastado de sua posição de equilíbrio, continuar afastando-se cada vez mais, dizemos que o equilíbrio é do tipo instável. Isso acontece com corpos que possuem seu centro de massa acima do ponto onde estão suspensos. Na imagem abaixo, qualquer força aplicada sobre o elefante pode fazê-lo cair da bola, logo, seu equilíbrio é instável.

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Equilíbrio Estável: Se um objeto, após ser afastado de sua posição de equilíbrio, retornar a ela, dizemos que há equilíbrio estável. Corpos em equilíbrio estável, após serem retirados de sua posição inicial, têm o centro de massa (ou centro de gravidade) alterado para posições superiores. Assim, o torque da força peso faz com que o objeto retorne à sua posição inicial. É o que acontece com o brinquedo joão-bobo ou com um simples cone.

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As situações de equilíbrio podem ser denominadas de estáveis, instáveis e indiferentes

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O estudo da estática de um ponto material ou dos corpos extensos aponta duas condições para que o equilíbrio exista: a soma das forças que atuam sobre o corpo deve ser zero (ΣF = 0) e a soma dos torques (ou momento) que atuam sobre o corpo também deve ser nula (Στ = 0).

O comportamento de um corpo rígido (conjunto de partículas cuja posição não varia com o tempo), em uma situação em que a sua posição original é alterada, determina tipos diferentes de equilíbrio.

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Um brinquedo que podemos encontrar facilmente está esquematizado na figura abaixo. Um boneco está apoiado em um suporte S. Pelo boneco passa um arame rígido cujas extremidades estão fixadas em duas bolas de massas maiores que a do boneco. Desse modo, o centro de gravidade (G) do conjunto está abaixo do suporte S e o sistema está em equilíbrio estável. Ao afastarmos bem levemente o brinquedo da sua posição de equilíbrio, e depois o soltarmos, ele tende a voltar para sua posição inicial.

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                Centro de gravidade de um corpo

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Como mostra a figura acima, o centro de gravidade de um corpo é o ponto onde pode ser considerada a aplicação da força da gravidade. Se as dimensões do corpo forem pequenas, em comparação ao tamanho da Terra, é possível demonstrar que o centro de gravidade praticamente coincide com o centro de massa.

Para obtermos, através de experimento, o centro de gravidade de um corpo em forma de chapa, ou seja, espessura constante, podemos proceder como na figura abaixo. Inicialmente suspendemos o corpo por um ponto S1 qualquer e o deixamos atingir a posição de equilíbrio (a), definindo a reta vertical r.

Em seguida, suspendemos o corpo por outro ponto, S2, e novamente o deixamos atingir a posição de equilíbrio (b), definindo a reta vertical s. O centro de gravidade (c) estará no cruzamento das retas r e s.

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Quando um ponto material está em equilíbrio e submetido à ação de três forças coplanares e concorrentes, a razão entre o módulo de cada força e o seno do ângulo oposto é constante.

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Vamos supor que um quadro esteja preso a uma parede em um ponto P. Aplicamos, sobre o quadro, uma força F, como mostra a figura acima. Podemos perceber que a força que aplicamos tende a fazer com que o quadro gire em torno do ponto P. Nesse caso, o momento de força tem sua intensidade determinada pelo produto da intensidade da força pela distância (d) de sua reta suporte ao ponto P, ou seja:

MF=F.d
Essa expressão MF significa momento de força F em relação ao ponto, o qual, por sua vez, pode ser denominado polo dos movimentos. A distância (d) da reta suporte da força F ao ponto P (polo dos momentos) é, por definição, a perpendicular do ponto até a reta suporte da referida força. Quando o polo estiver contido na reta suporte da força, o momento gerado será nulo, pois a distância (d) é nula.
Unidades no SI

F – newton (N)
d – metro (m)
MF – newton x metro – N.m

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Ilustração do momento de força aplicado em um quadro

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O momento de força é uma grandeza física associada ao fato de uma força fazer com que um objeto gire.
O momento de força ou torque é uma grandeza física associada ao fato de uma força promover rotação, ou seja, fazer com que um objeto gire. Podemos ver tal fato ocorrendo diariamente nas situações em que abrimos uma porta, apertamos um parafuso usando uma chave de fenda, etc. Perceba, nos exemplos citados, que a força e o objeto que a recebe vão girando em torno de um ponto fixo. Esse ponto será de fundamental importância em nossos estudos.

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2-Condições de Equilíbrio de um Corpo Extenso

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2-Condições de Equilíbrio de um Corpo Extenso

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Quando falamos que um corpo extenso está em equilíbrio, então queremos afirmar que :

A resultante das forças aplicadas a ele é nula, ou seja, o móvel não tem movimento de translação;
A soma algébrica dos momentos das forças (Torques) aplicada sobre ele em relação a um ponto, é nula.

ΣF=0  e  ΣM=0

Exemplos para mostrar o uso dessas equações para a condição de Equilíbrio Estático de um corpo extenso.

Duas crianças brincam em uma gangorra, onde a mais forte com 40 kg encontra-se em uma das extremidades e a 1 m do centro de apoio. A outra, mais magra, encontra-se a  2 m de distância do centro de apoio. Quantos quilos deve ter essa criança menor, para manter o equilíbrio da gangorra?Solução:

Vamos usar a unidade de quilograma-força (kgf).

Para este exemplo o movimento que esta gangorra pode ter é o de rotação em torno do tronco, mas como queremos que haja o equilíbrio, então ∑MF =0 em relação ao ponto P no tronco, F1.d1 –F2.d2=0. Lembrando que os momentos(toques) no sentido horário, por convenção, serão NEGATIVOS e anti-horários POSITIVOS.

40kgf.(1m)= F2.(2m)   → F2. = 40kgf.1m / 2m = 20kgf

Logo para haver o equilíbrio a criança menor tem que possuir 20 kgf.

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A Estática é a parte da mecânica que estuda os corpos que não se movem ou se movimentam em aceleração constante. Ela estuda as condições nas quais as forças atuantes sobre um corpo se equilibram. De acordo com a Segunda Lei de Newton, quando todas as forças de um sistema se equilibram, sua aceleração é nula. Desse modo, a ausência de movimento dos corpos gera uma aceleração nula, pois quando há equilíbrio a soma vetorial das forças é nula.

A Estática estuda as condições dos corpos extensos bem como dos pontos materiais. A diferença entre eles está nas dimensões, de modo que um corpo extenso é aquele possui tamanho que influencia no estudo, enquanto o ponto material possui tamanho que pode ser desprezado no estudo. Quando um corpo encontra-se em repouso o seu equilíbrio pode ser classificado como estático, já quando o corpo está em movimento retilíneo uniforme, seu equilíbrio é dinâmico.

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Hidrostática - Princípio de Pascal (continuação)

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Hidrostática - Princípio de Pascal (continuação)

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A fórmula dita por Blaise pascal é:
F1/A1 = F2/A2*
*o 1 e o 2 são pequenos e ficam no canto direito do número
esta fórmula pode estar envolvida em construções como:
.Barragens
.Caixas d'água
.Sistemas de amortecedores

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Mecânica dos Fluidos - Densidade e Pressão

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Mecânica dos Fluidos - Densidade e Pressão

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Primordialmente, Mecânica dos fluidos ou Hidrostática, estuda propriedades de um fluído em repouso;
.Densidade (ou Massa Específica)

D = Massa/volume (Kg/m^3)
.Pressão
.grandeza física               .Medida (N/m^2)
.A força exercida perpendicularmente sobre
uma superfície, ou, sobre um corpo imerso.
.Empuxo
.Força exercida pelo fluido sobre corpos imersos. ex:
gás, navio, geleiras, ou maçãs etc.
.Abriga o Teorema Arquimedes
E = dgV (empuxo = densidade. gravidade. volume)

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Hidrostática - pressão e Princípio de pascal

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Hidrostática - pressão e Princípio de pascal

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.Pressão Hidrostática

*fórmula representada a cima*
Ap= diferença de pressão;
Ah=  diferença de Altura entre pontos de fluido
d densidade
g aceleração da gravidade
"no mar quanto mais nadamos a fundo, a pressão que nos exerce tem tendência a aumentar, isso explica a deformação de seres marinhos como a piranha; Outra coisa é que a pressão hidrostática independe do recipiente."
.Lei ou Princípio de Pascal
Pascal é a unidade para esta pressão, contudo, o nome tem um princípio: aumento da pressão exercida em um líquido em equilíbrio é transmitido integralmente a todos os pontos do líquido bem como às paredes do recipiente em que ele está contido..

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Em um dia ensolarado e quente, nada melhor do que um bom banho de piscina, de mar ou de rio para refrescar.
Quando estamos mergulhados em água podemos sentir uma agradável sensação de leveza em nossos corpos. Isso acontece porque quando estamos imersos em um fluido, esse exerce uma força que nos empurra para cima.
Arquimedes foi quem pela primeira vez verificou esse fenômeno, durante um banho. Após essa descoberta, ele estabeleceu o teorema do Empuxo ou Teorema de Arquimedes.

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Na figura, a diferença entre o peso e o empuxo fornecem a força resultante.

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seguir ilustra um caso em que um corpo está completamente imerso em um fluido, como peso e empuxo atuam na mesma direção (vertical), porém, em sentidos opostos, a força resultante pode ser calculada pela diferença dos dois:

P = E = m.a
P = Peso
E = Empuxo
MA - Miliampere

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Os sistemas de escoamento de fluidos, que podem ser gases ou líquidos, requerem a adição de energia para a manutenção do escoamento resultante. Os principais equipamentos que fornecem energia para os fluidos são as bombas e os compressores.

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Representação do escoamento de um fluido em uma tubulação

Consideramos para essa figura um fluido ideal que apresenta as seguintes características:

Escoamento linear – velocidade constante em qualquer ponto do fluído.

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A equação de Bernoulli é utilizada para descrever o comportamento dos fluidos em movimento no interior de um tubo. Ela recebe esse nome em homenagem a Daniel Bernoulli, matemático suíço que a publicou em 1738.