Dinami05

Equilíbrio de uma Partícula
Forças são grandezas vetoriais. Quando duas ou mais forças atuam sobre uma partícula, o seu efeito é o mesmo que o efeito da força resultante (Fig.7).

Uma partícula está em equilíbrio quando a resultante das forças que atuam sobre ela é nula:
F=0
Neste caso, a primeira lei de Newton permite afirmar que, se uma partícula está em equilíbrio num referencial inercial, então ela está em equilíbrio em qualquer outro referencial inercial. Além disso, se uma partícula está em equilíbrio, ela pode estar parada ou em um MRU conforme o referencial inercial escolhido.
Como os eixos X, Y e Z são ortogonais, a expressão matemática acima implica que a soma das forças ao longo de cada eixo deve ser nula. Assim, escrevemos:
FX = 0
FY = 0 e FZ = 0

Exemplo
Uma esfera de aço, cujo peso tem módulo de 50 N, está suspensa por um cabo que faz um ângulo = 30o com a horizontal e é mantida nesta posição por outro cabo, horizontal, preso a uma parede (Fig.8(a)). Vamos determinar as forças que os cabos exercem sobre a esfera.

Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria

A primeira coisa a fazer é escolher um referencial inercial. Vamos escolher um no qual a esfera está em repouso na origem, com o eixo X na horizontal e o eixo Y na vertical. Então, podemos desenhar o diagrama de corpo isolado da esfera (Fig.8(b)).
Diagrama de corpo isolado é um desenho em que o corpo é representado por um ponto e, nesse ponto, são desenhadas todas as forças que atuam sobre o corpo.
Vamos determinar, portanto, as forças T1 e T2.
A força T1 pode ser decomposta em componentes ao longo dos eixos X e Y.
Em outras palavras, podemos substituir a força T1 pelas componentes T1x e T1y
(Fig.8(c)), de módulos:
T1x = T1 cos 30o e T1y = T1 sen 30o
A esfera está em repouso no referencial inercial escolhido. Então, a primeira lei de Newton permite dizer que a soma das forças que atuam sobre ela é nula. A esfera está em equilíbrio. Além disso, como os eixos X e Y são