Aula 47 — Estática do Corpo Extenso (Condições de equilíbrio e torque)

O professor pergunta: "por que é mais fácil abrir uma porta empurrando na maçaneta (longe das dobradiças) do que empurrando perto das dobradiças, com a mesma força?" Ouvir hipóteses.

Perguntar se apenas a intensidade da força determina o quanto ela consegue girar um objeto em torno de um eixo. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): considerar só a intensidade da força ao avaliar sua capacidade de causar rotação — sem perceber que a DISTÂNCIA ao eixo de rotação (o braço de alavanca) importa tanto quanto a força: a mesma força aplicada mais longe do eixo produz um torque (capacidade de girar) muito maior.

Apresentação dos slides 2 a 8: definição formal de torque, τ=F·d, com d a distância perpendicular entre a linha de ação da força e o eixo de rotação. Resolução explícita do obstáculo do Momento 2: empurrar a porta na maçaneta (d grande) produz um torque muito maior que empurrar perto da dobradiça (d pequeno), mesmo com a mesma força F — por isso é mais fácil abrir a porta longe do eixo. Enunciado das duas condições de equilíbrio estático de um corpo extenso: ΣF=0 (o corpo não acelera linearmente, condição já conhecida da 1ª Lei de Newton) E Στ=0 (o corpo não acelera rotacionalmente) — as duas precisam valer simultaneamente; um corpo pode ter ΣF=0 e ainda assim começar a girar, se torques em sentidos opostos não se cancelarem.

O professor resolve em voz alta o problema clássico da gangorra/alavanca: duas pessoas de pesos diferentes, uma de cada lado de um ponto de apoio, calculando a que distância cada uma deve se sentar para o sistema ficar em equilíbrio (torques opostos se cancelando). Em seguida, propõe à turma, em duplas, resolver um problema de uma régua horizontal em equilíbrio com pesos pendurados em pontos diferentes, calculando uma distância ou peso desconhecido.

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano). O professor circula pela sala, corrigindo quem calcula torque sem considerar a distância perpendicular correta, ou esquece de verificar os sentidos (horário/anti-horário) dos torques envolvidos.

Retomar a pergunta do Momento 1: é mais fácil abrir a porta pela maçaneta porque, para a mesma força aplicada, um braço de alavanca maior produz um torque maior — mais capacidade de girar a porta em torno das dobradiças. Reforçar, encerrando o Módulo 3, que o equilíbrio completo de um corpo extenso — o tema desta última aula — exige as DUAS condições (força e torque resultantes nulos), conectando as forças estudadas desde o Módulo 2 ao movimento de rotação, tema que os corpos extensos deste módulo finalmente permitiram introduzir.