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ESTÁTICA
1 – Introdução
A Estática é a 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. Dividiremos esse assunto em três seções: (a) Para um corpo permanecer em equilíbrio estático ele não pode transladar – Resultante das Forças nula; (b) o corpo também não pode rotacionar – Soma dos momentos deve ser nula; (c) como essas condições são aplicadas na prática.
2 – Forças sobre um corpo em equilíbrio
Se observarmos o prédio da CTI em Taubaté, notamos que ele está em equilíbrio estático, ou seja, está parado em relação ao solo. Do ponto de vista Físico o que garante isto? Quais são as Forças que agem sobre o prédio?
Ao fazermos uma análise superficial existem as seguintes forças: Peso (a massa da estrutura sofrendo ação da gravidade); Normal (reação que o chão realiza sobre a estrutura do prédio).
Para esse corpo estar em equilíbrio, com certeza, as duas forças devem ser iguais. Já que se uma fosse maior que a outra o prédio estaria subindo ou afundando. Evidentemente que esta é uma análise superficial.
Vamos analisar uma segunda situação e então tira uma conclusão substancial dos dois casos.
Supondo agora um homem empurrando uma caixa que não sai do lugar. Por que a caixa não sai do lugar? Quais as Forças que agem neste momento contribuindo para que a caixa não sai do lugar? A solução deve ser que a Força que o homem faz deve ser igual à Força de Atrito entre a caixa e o chão.
Após observarmos as duas situações notamos que existem algo em comum entre elas. Na primeira a força para cima (Normal) deve ser igual a força para baixo (Peso) e na segunda a força para esquerda (Atrito) deve ser igual a força para a direita (Empurrão do homem). Lembrando o fato de Força ser grandeza vetorial, podemos dizer que para garantir que um corpo não translade a soma vetorial das forças deve ser nula.
Vejamos alguns casos de Forças aplicadas, primeiramente, em pontos materiais.
(a) Um ponto material com quatro forças sobre ele:
Aplicando que a soma das Forças na horizontal e na vertical devem ser nulas temos que: F1 = F3 e F4 = F2, ou ainda:
e
(b) um ponto material preso por dois cabos:
4> Proceder como se não existisse T1 :
Logo: para o eixo x ;
Para o eixo y.
Lembrando que T1x e T1y fazem parte de um triângulo retângulo cuja hipotenusa
é T1, portanto:
e
Finalmente podemos escrever que:
para o eixo x;
para o eixo y;
5> Existem outros métodos para resolver este tipo de problema como, por exemplo, encontrar um triângulo e aplicar a lei dos senos. O seu professor irá lhe mostrar.
A seguir resolveremos uma lista de exercícios que irão nos ajudar a entender melhor o assunto.
Exercícios
1> Determine as trações nas cordas 1 e 2 da figura abaixo (Dado peso do bloco 600 N):
2> Determine as trações nas cordas A e B da figura abaixo (Dado peso do bloco 200 N):
3> Determine as trações nas cordas 1 e 2 da figura abaixo (Dado peso do bloco 400 N):
4> No esquema em equilíbrio determine o peso de B e a tração no fio CD (Dado peso do bloco A 100 N):
