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Saiba tudo sobre os corpos estáticos

De Isabella, publicado dia 16/09/2019 Blog > Apoio Escolar > Física > Estudos da física mecânica: Estática e Hidrostática

A estática é o ramo da física mecanica que estuda os corpos estáticos, ou melhor, os objetos que não se movem. Para que isso ocorra, de acordo com as Leis de Newton, todas as forças que agem sobre um determinado corpo devem se equilibrar, de modo que a soma vetorial das forças seja nula. Assim os objetos continuam sem se movimentar.

Já a hidrostática é o capítulo da física mecanica que pesquisa os fluídos em repouso, ou melhor que não estejam em escoamento. Esses fluidos podem ser líquidos ou gasosos.

Podemos dar várias exemplos do dia a dia que demonstram esses preceitos da física mecanica. Para que um edifício se mantenha em equilíbrio, a soma das forças vetoriais deve ser nula, de modo que a massa do prédio e dos seus utensílios, a carga da chuva e do vento se equilibrem. Legal, não é mesmo?

Então, vamos aprender novas informações sobre a estática e a dinâmica? Neste post, fizemos um resumão sobre o assunto. Portanto, confira e saiba mais!

Resumo de estática

física mecanica e estática! Os prédios são exemplos de mecânica estática!

A estática estuda os sistemas relacionados à ação das forças que se equilibram. Por isso, essa parte da física tem como principal objetivo estudar as condições de equilíbrio do corpo.

De forma mais aprofundada, a estática visa compreender a ausência de movimento, ou melhor, a anulação da força vetorial. Isso ocorre quando as forças que agem sobre um corpo se equilibram.

Existem três condições para que um corpo se mantenha equilibrado:

  • Equilíbrio estável: nesse caso, por mais que ocorra uma perturbação nos corpos, esses tendem a retornar ao seu estado de equilíbrio;
  • Equilíbrio instável: ocorre quando qualquer perturbação é capaz de acabar com o estado de equilíbrio. Assim as forças do sistema, que antes se encontravam equilibradas, começam a se sobrepor pelas outras;
  • Equilíbrio indiferente: nesse caso, o estado de inércia do corpo é mantido, de forma indiferente.

Equilíbrio do ponto material

equilíbrio e física mecanica A balança é um excelente exemplo de corpos em equilíbrio!

O equilíbrio do ponto material ocorre quando existe um corpo bastante pequeno, sendo suficiente para que todas as forças que agem sobre esse se cruzem. Para que o corpo permaneça em equilíbrio, a soma vetorial que age sobre ele deve ser nula.

Equilíbrio dos corpos rígidos

Quando as dimensões de um corpo são grandes, e podem ser ignoradas (diferentemente dos casos de equilíbrio do ponto material), é possível considerar os movimentos de rotação. Se as forças forem de mesmo módulo, a resultante será nula.

Para utilizar esses dois princípios básicos da estática, você pode usar uma ferramenta muito comum no nosso dia a dia, chamada de alavanca. Isso porque através desse equipamento, é possível perceber de forma visível e simples o resultado de um somatório de forças equilibrado.

Resumo de hidrostática

hidrostática e física mecanica Os estudos dos fluidos fazem parte da hidrostática!

A hidrostática, como já falamos anteriormente, é o ramo da física que estuda os líquidos que se encontram em repouso. Por isso, os conceitos de volume, pressão, empuxo e densidade fazem parte desse ramo da física.

Massa específica e densidade

A massa específica e a densidade são a razão entre a massa e o volume de um corpo. Mas, nesse caso a massa não varia, e a densidade muda de acordo com o corpo.

O conceito de massa específica é: propriedade resultante da divisão da massa compacta de um corpo pelo volume que esse ocupa. Portanto, a equação da massa específica é a seguinte: ME: M/V, sendo:

  • ME: massa específica;
  • M: massa compacta;
  • V: volume.

Veja a seguir a massa específica de algumas substâncias:

  • Água: 1,0;
  • Ar: 1,21;
  • Mercúrio: 13,6;
  • Cimento: 1,4:
  • Aço: 7,8;
  • Gasolina: 0,72;
  • Álcool: 0,79;
  • Alumínio: 2,7.

Essa é a prova que cada corpo possui a sua massa específica, e essa tende a variar bastante.

Agora vamos falar de densidade? O conceito dessa palavra é simples: significa o quociente entre a massa e o volume do corpo. A partir disso, é possível concluir que a densidade mede o grau da quantidade massa do corpo em um volume específico. O símbolo da densidade é quilograma por metro cúbico.

Pressão

física mecanica e pressão É preciso exercer pressão para que uma lancha consiga se movimentar!

A pressão consiste na aplicação de uma força distribuída por determinada área. É válido salientar que esse espaço pode ser líquido, gasoso ou sólido e que a medida da pressão é determinada em newton por metro quadrado, ou melhor N/m².

O conceito de pressão é bastante utilizado no dia a dia. Quer ver? Ao amolarmos uma faca, estamos reduzindo a sua área de contato, de modo a aumentar a pressão realizada pela faca. Isso faz com que a pressão seja maior do objeto ao cortar qualquer coisa, facilitando o corte.

Isso ocorre porque quando a área de contato entre dois corpos é pequena, a pressão é maior, independente da força aplicada. Por isso, uma faca pontuda irá pressionar bastante o objeto cortado, de modo facilitar esse processo de corte.

Empuxo

O empuxo, que também é conhecido como impulso, é a força hidrostática exercida sobre um corpo, quando esse se encontra imerso em um fluído. Assim, o impulso é a ação da força resultante feita pelo fluido sobre um corpo específico.

Ação da força do líquido sobre um corpo é estudada desde muito tempo, afinal Arquimedes desenvolveu o seguinte teorema sobre o empuxo: todos os corpos recebem um impulso debaixo para cima com o mesmo valor do peso do fluído deslocado. Devido a isso, os corpos mais densos acabam afundando na água, e os menos densos flutuam.

Balança hidrostática

A balança hidrostática é uma importante ferramenta da física desenvolvida por Galileu Galilei. Nesse mecanismo, pode-se estudar a força de impulsão realizada pelos líquidos sobre os corpos que se encontram imersos nele.

O funcionamento desse “aparelho” é baseado no princípio de Arquimedes. Essa importante teoria afirma que um objeto imerso em um líquido possui um peso menor do que o do ar. A diferença entre esses pesos é idêntica ao peso do volume da água deslocado, ou melhor, ocupado pelo objeto.

Por conta disso, através da balança hidrostática é possível identificar a composição dos metais, a força de impulsão dos líquidos, e as proporções nas misturas de metais e em ligas. Esse era um excelente método para ver se os metais eram puros, afinal no período de Galilei, existiam muitas pessoas que misturavam metais alegando que esses eram puros, mesmo que não fossem.

Além disso, com essa balança,  podemos determinar a densidade dos sólidos e dos líquidos. Essa ferramenta é composta por: escala graduada, termômetro, copo, alça, prumo, parafuso de compensação, parafuso para acerto, suporte, pontas, cursor e encaixe.

Princípio de Stevin, Pascal e Arquimedes

A partir do princípio de Stevin pode-se calcular a pressão do líquido que se encontra em repouso e com a superfície em contato com a atmosfera. A principal teoria desse princípio é que as pressões possuem o mesmo valor em pontos específicos da horizontal, quando o líquido está em equilíbrio.

Já o princípio de Pascal afirma que o aumento da pressão em determinado ponto do fluido é transmitido para toda a superfície do corpo. A partir dessa teoria, pode-se desenvolver e dimensionar diversos aparelhos mecânicos, como as prensas hidráulicas e os macacos hidráulicos.

Por fim, o princípio de Arquimedes estuda a força do empuxo de determinado corpo que se encontra imerso em um fluído.  Nesse teorema, parte-se do pressuposto que a força de empuxo em um corpo dentro de um fluído é o mesmo de um fluído deslocado.

Assim, se a força do empuxo for maior que o peso do corpo, esse subirá com aceleração. Mas, se a força peso for menor que o empuxo, o corpo irá descer com aceleração. E, se a força do empuxo for igual a do peso, o corpo ficará em estado de equilíbrio imerso no fluído.

Física e vestibular!

Você sabe o que é física mecanica? Essa matéria cai bastante no vestibular, principalmente no Enem! Esse ramo da física corresponde ao estudo dos movimentos ou do corpo estático.

Na física mecanica é possível estudar cinemática, dinâmica, leis de Newton, estática, hidrostática e diversos outros assuntos bastante interessantes, que nos fazem entender situações do dia a dia.

Isso porque é possível relacionar, de forma simples e rápida, acontecimentos do cotidiano com a física mecanica. Por isso, essa matéria é considerada a queridinha dos elaboradores da prova do Enem.

Afinal, as provas do Enem costumam cobrar bastante assuntos que se relacionam com o dia a dia, para avaliar se o aluno consegue relacionar os teoremas da física com o seu cotidiano, de modo a aplicá-los.

Portanto, aquela ideia de decorar extensas equações e características de um corpo não existe mais. O Enem visa avaliar o conhecimento de mundo do aluno, antes de qualquer coisa.

Para tirar um boa nota de física no enem, o segredo é este: relacionar as teoria de física com os acontecimentos do dia a dia, levando em consideração os conceitos desenvolvidos pelos grandes gênios da física.  Então, leia o nosso resumo e siga as nossas dicas para conseguir tirar uma boa nota no vestibular. Depois é só comemorar a sua aprovação com bastante alegria!

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