engenharia

09 – EQUILÍBRIO DO PONTO (Mesa de Forças)

1. OBJETIVOS

- verificar experimentalmente as condições de equilíbrio de um pequeno anel submetido a 3 forças;
- determinar a força equilibrante de um sistema de duas forças concorrentes utilizando diferentes métodos teóricos de determinação.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A condição para que um ponto material permaneça em equilíbrio, é que a resultante de todas as forças que atuam sob este ponto material seja zero.

No caso de um sistema sujeito a duas forças, o ponto material estará em equilíbrio se estas forças tiverem o mesmo módulo, direção e sentidos opostos. Se este não for o caso, é possível obter o equilíbrio, aplicando-se uma terceira força coplanar às forças anteriores. Para se encontrar o valor desta terceira força e o ângulo que deverá fazer com as outras duas forças, existem alguns métodos algébricos e gráficos, que discutiremos a seguir.

2.1 Regra do Paralelogramo

Se duas forças  e  atuam sobre um ponto material, estas podem ser substituídas por uma única força . Essa força é chamada de resultante das forças  e , e pode ser obtida graficamente pela construção de um paralelogramo, onde os lados são dados por  e , sendo a diagonal a força resultante . Esta é a chamada Regra do Paralelogramo para a adição de duas forças. A figura 1 ilustra a soma gráfica de duas forças.

Figura 1: Ilustração da soma gráfica de dois vetores
Deste modo, se desejamos que o ponto material esteja em equilíbrio sob a ação destas forças, devemos aplicar uma terceira força, que chamaremos de equilibrante , cujo módulo e direção sejam os mesmos da força resultante , porém com sentido oposto.

Figura 2: Ilustração da representação da força equilibrante

2.2 Decomposição de forças

Podemos decompor um conjunto de forças, em suas componentes horizontal e vertical, para assim encontrar a resultante das mesmas. Suponha as forças  e