Estática
Alguma vez vocês já pararam para pensar em como as pontes e prédios são construídos? Com certeza a primeira coisa que vem a nossa cabeça é o concreto e os tijolos, certo? Mas existe muito mais por trás disso! Já reparam naqueles cabos gigantes que seguram as pontes? Ou então nas vigas que sustentam os prédios? Pois então, essas duas coisas servem para impedir que essas construções se movimentem e caiam! Mas, espera aí, como os construtores sabem a quantidade certa e onde esses cabos/ vigas devem ser colocados? Justamente através do fantástico ramo da física que estudaremos neste capítulo, a estática! Estática? Palavra estranha, né? Mas não se preocupe, o significado dela é bem simples: sem movimento, em equilíbrio.
Lembra quando estudamos as forças lá na Dinâmica? Pois então, neste capítulo vamos utilizar aqueles mesmos conceitos. A grande diferença aqui é que os objetos não irão se movimentar, todos eles estarão em equilíbrio! Além de aprender a verificar se os corpos estão estáticos (se eles não estão se movimentando!), aqui também vamos estudar todas as condições necessárias para que isso aconteça.
E aí, também ficou fascinado e empolgado para aprender a estática? Esperamos que sim! Vamos lá!
Força
Antes de nos aprofundarmos na Estática, vamos dar uma revisada naquele conceito de força que estudamos lá na Dinâmica. Lembra disso?
Intuitivamente, pensamos em força como um empurrão ou um puxão. E sabe o que é o mais incrível? Esta é a melhor definição que podemos ter!
Você nunca viu uma pessoa tentando puxar algo pesado? Se sim, você deve ter reparado que sempre tem alguém para falar “faz mais força!”, não é? Bem, essa tentativa que a pessoa está fazendo de mudar o estado do objeto (fazer ele me mexer!) é exatamente o conceito físico de força!
Você vai perceber que praticamente todos os problemas que vamos estudar nesta apostila irão envolver forças aplicadas em corpos. O mais importante que você precisa lembrar é que força é uma grandeza vetorial. Sendo assim, a direção e o sentido em que uma força é aplicada importam. E importam muito! Uma força na direção horizontal é totalmente diferente de uma força na direção vertical! A mesma coisa vale para o sentido, uma força com sentido para a direita é totalmente diferente de uma força aplicada para a esquerda!
1. Revisão de vetores e forças
Aqui, na Estática, vamos precisar saber somar e subtrair forças. Mas não se assuste! A notícia é boa! Isso é exatamente igual a somar e subtrair vetores. Sendo assim, nada mais apropriado do que revisarmos brevemente aquele estudo sobre vetores (forças!) que fizemos na apostila de Introdução à física, certo? Vamos lá!
1.1. Soma de forças com mesma direção e sentido.
Suponha que você e uma amiga estão empurrando um carro que parou de funcionar! Concorda que, para o carro voltar a funcionar, vocês terão que empurrar ele para frente, fazendo forças com mesma direção e mesmo sentido? Assim, essas duas forças feitas por vocês irão se somar, produzindo uma força ainda maior, que impulsiona o carro para frente! Mas, espera aí, qual é exatamente a intensidade dessa força? Sua intensidade (módulo) será a soma dos módulos das forças anteriores!
1.2. Soma de forças com mesma direção e sentidos contrários.
Esse caso é praticamente igual ao anterior! A diferença agora é que vocês brigaram! Cada um quer empurrar o carro para um lado diferente! Mas, então, quem vai ganhar essa disputa? Intuitivamente, você deve imaginar que é quem fizer a maior força, certo? E isso está perfeitamente correto! As forças irão se subtrair (irá ocorrer a subtração de seus módulos) e a força resultante terá o sentido da força de maior módulo!
Para você que quer saber mais! Mas, espera aí! O que aconteceria se as forças feitas por cada um de vocês fossem de mesmo módulo? O carro permaneceria estático (lembra dessa palavra?)! As duas forças se anulariam e a força resultante sobre ele seria zero. Desta forma, ele não iria se mover!
1.3. Soma de forças perpendiculares entre si.
Este caso é diferente dos que vimos anteriormente Aqui, vamos precisar um pouco da geometria que vimos lá em Matemática. Quando duas forças perpendiculares (como, por exemplo, uma força vertical somada com uma força horizontal!) estão sendo somadas, devemos formar um triângulo com elas. Como assim? Utilize essas forças para formar os catetos de um triângulo retângulo! A partir disso, basta só você traçar a hipotenusa desse triângulo, pois ela irá representar exatamente a força resultante!
1.4. Soma de vetores com sentidos arbitrários – Regra do paralelogramo
Bom, já vimos como somar forças com mesma direção e forças perpendiculares, certo? Mas esses são casos bem específicos na estática! Na maioria das vezes, precisaremos somar forças com sentidos aleatórios. E é justamente isso que aprenderemos agora!
A primeira coisa que devemos fazer é colocar as duas forças tendo a mesma origem. A força resultante da soma destas duas forças é descoberta através da aplicação da lei dos cossenos, exatamente como mostrado aqui embaixo!
1.5. Adição de várias forças – Regra do polígono
Esta regra é muito boa quando precisamos somar diversas forças! O que você precisa fazer é escolher uma das forças. A partir da ponta desta primeira força coloque a segunda força, a partir da ponta desta segunda força coloque a terceira força e assim sucessivamente. Após desenhar todas as forças, a força resultante dessa soma é encontrada desenhando-se uma força que vai do começo da primeira até a ponta da última.
