Compreender as condições de equilíbrio de um corpo extenso.

Resolver exercícios que envolva o equilíbrio de um objeto.

Leis de Newton, equilíbrio de um ponto material, momento de uma força ou torque.

Sugerimos que o professor tome como base a seguinte programação transcrita abaixo utilizando recursos que possuir e melhor adequar para projetar numa tela as referidas figuras.

Primeiro passo: Mostrar uma situação de equilíbrio de um ponto como no esquema da Figura 01 que constitui de uma bola de aço sustentada por fios. As forças concentram-se no ponto p. O professor deverá discutir a situação de equilíbrio e por fim confirmar que a condição necessária e suficiente é que a resultante das forças que atuam no ponto p seja nula.

Segundo passo: Mostre o esquema da Figura 02. As mesmas condições da situação anterior são satisfeita para o equilíbrio da barra? Discuta a situação simulada no esquema para concluir que apesar de ser nula a resultante do sistema, a barra tende a girar cada vez mais rápido. Logo não está em equilíbrio. Arbitre valores de modo que a soma das forças na barra se anulam, mas a soma dos momentos seja diferente de zero, por exemplo, F₁ = 40 N, F₂ = 10 N e p = 30 N. Com participação da classe calcule a soma dos momentos em relação a um ponto da barra. Por exemplo, em relação ao centro de gravidade, para fazer menos cálculos. Pergunte aos alunos, porque a barra tende a girar? Faça perguntas a turma a fim de induzir a conclusão de que para um corpo extenso (a barra no caso) ficar em equilíbrio é necessário que a soma dos torques em relação a um ponto qualquer da barra seja nula.

Terceiro passo: Apresentar aos alunos o esquema da Figura 03, argumentar que a barra está em equilíbrio, portanto a soma das forças que atuam na barra deverá ser nula e também a soma dos momentos em relação a qualquer ponto também deverá ser nula. Faça com acompanhamento dos alunos, um diagrama das forças que atuam na barra, arguindo a existência e a causa de cada uma, como na Figura 04.

           Para constatar o aprendizado da turma, aproveite a figura e peça aos alunos que calculem o valor das forças F₁ e F₂ considerando que a barra seja homogênea e massa igual a 120 kg , comprimento de 6,0 m e que F₁ esteja a 1,0 m da extremidade esquerda. Faça no quadro a correção do problema com acompanhamento de toda a turma.

Quarto passo: Mostre o esquema da Figura 05 e discuta a situação com a turma argumentando os valores dos torques devido ao peso dos bonecos em relação ao ponto de apoio. Simule valores para a prancha e para o peso dos bonecos.

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Obs. Figuras sem refrência são de autoria própria

Sugerimos o seguinte exercício para fixar bem o assunto:

          Suponha que os operários de uma construção civil desejam elevar até ao teto do prédio uma viga de aço homogênea (figura 06) de 6,0 metros de comprimento e massa de 3 toneladas. Eles devem usar dois cabos de aço, sendo que um deles, cabo 1 da figura 06, suporta no máximo o peso correspondente a massa de 1,0 tonelada. Se esse cabo for preso numa das extremidades da barra o outro deverá ser colocado pelo menos a uma distância x da outra extremidade, veja a Figura 06. Calcule o valor da força de tração no cabo 2 e da distancia x.