Este artigo será baseado no exemplo de equilíbrio neutro. Quando ouvimos a palavra equilíbrio, instantaneamente pensamos em equilíbrio entre objetos ou forças. Este fato é verdade que o equilíbrio está diretamente relacionado ao equilíbrio entre dois ou mais objetos.
Neste artigo, estudaremos mais sobre o equilíbrio. É mais do que apenas equilibrar. Primeiro vamos discutir sobre diferentes tipos de equilíbrio. Manteremos nosso foco no equilíbrio neutro neste artigo.
- Uma bola de gude sobre uma superfície horizontal, imperturbável.
- Deslizando um livro sobre a superfície da mesa, o livro entra em equilíbrio neutro depois de parar.
- Uma bola de futebol no chão.
- Um carro estacionado sem freio de mão (sem força externa aplicada para que ele permaneça parado).
- Um rolo estacionário sobre uma superfície plana.
- Aplicar creme viscoso nas mãos (por exemplo, protetor solar).
- Um frasco deitado no chão.
- Empurrando uma caixa pesada.
- Jogando um objeto pesado no chão, ele para assim que pousar no chão.
O que é equilíbrio?
Como discutido acima, o equilíbrio é um estado do sistema em que todas as forças se equilibram ou se anulam. O equilíbrio é muito importante em todos os campos, seja química, física, engenharia ou na vida cotidiana. Equilíbrio significa equilíbrio, sem equilíbrio será muito difícil que as vidas sejam simples.
O equilíbrio pode ser amplamente classificado como: Equilíbrio mecânico, equilíbrio químico e equilíbrio térmico. O equilíbrio mecânico também é dividido em subcategorias, das quais um desses tipos é o equilíbrio neutro (outros subtipos são equilíbrio estável e equilíbrio instável). Vamos ver o que é equilíbrio neutro.
Créditos de imagem: Kku, Equilíbrio térmico em sistema fechado, CC BY-SA 4.0
Equação de equilíbrio de forças
Quando várias forças atuam, fica difícil para um objeto em um caminho estável ou permanecer estacionário. Se as forças agem de tal maneira que essas forças se cancelam, fica mais fácil manter o objeto estável.
Vamos considerar duas forças F1 e F2 atuando em um corpo A. As duas forças atuam horizontalmente no primeiro caso e verticalmente no outro. Para que o corpo esteja em equilíbrio em ambos os casos, as seguintes condições devem ser satisfeitas:
- 1st case- Para que o corpo esteja em equilíbrio todas as forças devem se anular, o que significa que a soma de todas as forças horizontais deve ser zero.
ΣFx = 0
Onde,
Fx representa todas as forças na direção X
- 2nd case- Para que o corpo esteja em equilíbrio todas as forças devem se anular, o que significa que a soma de todas as forças verticais deve ser igual a zero.
Σ F x = 0
Onde,
Fy representa todas as forças na direção Y
O que é equilíbrio neutro?
Equilíbrio neutro é o tipo de equilíbrio no qual o corpo fica em repouso em sua nova posição após ser levemente deslocado por alguma força externa.
O corpo não se move depois de atingir o equilíbrio neutro, o que significa que permanece estacionário. Esta é a condição obrigatória para o equilíbrio neutro. Se o corpo se move para sua posição original, ele deveria ter sido movido por uma força externa.
O corpo não volta à sua posição original, mas permanece estacionário na nova posição.
Exemplo de equilíbrio neutro
Agora temos uma ideia sobre neutro equilíbrio, vamos ficar mais claros sobre isso olhando alguns exemplos dados abaixo.
Experimentamos o equilíbrio neutro em nossas vidas diárias, vamos ver o exemplos de equilíbrio neutro vemos no dia-a-dia -
Uma bola de gude sobre uma superfície horizontal, imperturbável
A bola de gude não está se movendo porque não há nenhuma força agindo sobre ela. O mármore está ali sozinho, sem nenhum suporte de força externa. Ele só se moverá quando uma força externa for aplicada sobre ele. Por isso, diz-se que está em equilíbrio neutro.
Deslizando um livro sobre a superfície da mesa, o livro entra em equilíbrio neutro depois de parar
À medida que a ação da força diminui, o livro atinge o equilíbrio neutro.
Uma bola de futebol no chão
Quando a bola está no chão intocada, ela não se move. Uma força externa é necessária para mover a bola. Sem qualquer força externa, ele continuará ali. Portanto, é um equilíbrio neutro.
Um carro estacionado sem freio de mão (nenhuma força externa aplicada para que ele permaneça parado)
Quando os freios de mão não são aplicados, significa que o carro está parado por conta própria e nenhuma força externa é aplicada para mantê-lo parado, portanto, está em equilíbrio neutro.
Um rolo estacionário em uma superfície plana
Um rolo rolará assim que for tocado por uma força externa, quando estiver em repouso, diz-se que o rolo está em equilíbrio neutro.
Aplicar creme viscoso nas mãos (por exemplo, protetor solar)
Cremes/fluidos viscosos não se moverão até que uma força externa seja aplicada sobre eles. Como no caso do protetor solar, precisamos aplicar força de cisalhamento para aplicá-lo, sem o qual ele não se espalharia sozinho.
Um frasco deitado no chão
Um frasco deitado no chão está parado, ele não se moverá a menos que uma força seja aplicada. Por isso, diz-se que está em equilíbrio neutro.
Empurrando uma caixa pesada
Uma vez que começamos a empurrar uma caixa pesada, o objeto começa a se mover, mas no momento em que paramos de empurrar, o objeto para de se mover. Ele não se move mais sozinho nem volta para onde começou a se mover. Portanto, está em equilíbrio neutro,
Jogando um objeto pesado no chão, ele para assim que pousar no chão
Quando jogamos um objeto pesado no chão, o objeto cai devido ao força da gravidade. Ao aterrissar no chão, devido ao seu próprio peso, ele não consegue rebater contra a gravidade. Assim, ele permanece lá sem ser levantado do chão. Portanto, podemos dizer que o objeto está em equilíbrio neutro.
Equilíbrio neutro de corpos flutuantes
Quando um corpo está flutuando, diz-se que está em equilíbrio neutro quando o corpo não retorna à sua posição original nem se move mais.
M é o metacentro do corpo. Se ele estiver exatamente no mesmo ponto em que a gravidade, G está, então o corpo está em equilíbrio neutro.
O que você entende por equilíbrio estável?
Vimos que em equilíbrio neutro o corpo permanece em sua nova posição. Agora, em equilíbrio estável, o corpo volta à sua posição original depois que a força é levantada ou não está mais agindo sobre ele.
O deslocamento ocorre como resultado de uma força externa aplicada ao corpo. Equilíbrio neutro e equilíbrio estável podem parecer semelhantes, mas são diferentes um do outro.
Equilíbrio estável e equilíbrio neutro são a mesma coisa?
Equilíbrio estável e equilíbrio neutro podem parecer semelhantes, mas são diferentes um do outro. Embora não haja muita diferença entre eles também.
A principal diferença é que em equilíbrio estável, o corpo volta à sua posição original, mas em equilíbrio neutro o corpo permanece estacionário na nova posição sem voltar à sua posição original ou mover-se mais.
O que é equilíbrio instável?
Equilíbrio instável é um estado do corpo onde mesmo um pequeno movimento no corpo resultará em uma grande mudança. Isso significa que o corpo é tão instável que um leve empurrão prejudicará sua condição de equilíbrio.
Podemos observar equilíbrio instável na vida cotidiana. Por exemplo, se colocarmos uma ponta pontiaguda em um livro e movermos o livro levemente, o topo pontiagudo cairá imediatamente. Da mesma forma, se colocarmos uma garrafa com uma tampa estreita de cabeça para baixo, ela pode ficar parada, mas assim que uma pequena força for aplicada, ela cairá.
Significado do equilíbrio
Todos nós já experimentamos que a perfeição vem com a estabilidade. Na Física, podemos observar que cada átomo experimenta um certo tipo de força.
- O átomo é estável porque as forças interatômicas estão equilibradas. No momento em que tentamos dividir um átomo, obtemos uma bomba atômica!
- Ao usar uma tesoura, achamos inconveniente se o objeto estiver se movendo aqui e ali, podemos cortar facilmente se for preso ou segurado com a mão.
- Andar em uma estrada inclinada é difícil porque estamos trabalhando contra a gravidade e, portanto, o equilíbrio é perturbado.
- O avião cruza como resultado do equilíbrio entre a força devido à gravidade e o empuxo ascendente.
- Caminhar também é um exemplo de equilíbrio equilibrado, se a gravidade fosse menor do que poderíamos começar a flutuar no ar.
Existem numerosas exemplos no dia-a-dia onde podemos agradecer ao equilíbrio por existir. Sem equilíbrio não poderíamos ter tanta simplicidade em nossas vidas.
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Olá….Eu sou Abhishek Khambhata, busquei B. Tech em Engenharia Mecânica. Ao longo de quatro anos de minha engenharia, projetei e pilotei veículos aéreos não tripulados. Meu forte é mecânica dos fluidos e engenharia térmica. Meu projeto do quarto ano baseou-se na melhoria do desempenho de veículos aéreos não tripulados utilizando tecnologia solar. Eu gostaria de me conectar com pessoas que pensam como eu.