Centro de equilíbrio e centro de massa

Centro de equilíbrio e centro de massa

1. Ao fazermos a análise do movimento de um conjunto de corpos ou do movimento de um objeto extenso (objeto que não pode ser considerado uma partícula) podemos verificar a existência de um ponto que tem um comportamento muito especial. Esse ponto é chamado de centro de massa e é bastante útil no estudo dos movimentos dos sistemas de corpos.

2. Quando estamos parados é fácil levantarmos os calcanhares. No entanto, fique de pé bem próximo à parede, e então tente levantar os calcanhares. Provavelmente verá que não é possível levantá-los. Elevamos com facilidade nossa perna quando estamos soltos e em pé. Como parte do experimento, encoste o ombro em uma parede e tente levantar a perna mais afastada, mantendo a mesma posição inicial. Essa experiência, como a experiência anterior, mostra que o equilíbrio exige um certo deslocamento do corpo para que se mantenha na vertical, passando pelo centro de gravidade e pela base de apoio do corpo. Como parte do experimento, tente tocar com as mãos os seus pés, sem curvar os joelhos. Parece muito fácil, mas agora encoste as costas na parede, e tente novamente tocar com as mãos a ponta de seus pés, lembrando que o corpo deve estar junto à parede. Provavelmente não conseguirá, ou seja, você tende a cair.

3. Podemos dizer que as mulheres possuem, em geral, o centro de gravidade em um posicionamento diferente do posicionamento do centro de gravidade dos homens. Veja como isso é verdade realizando a experiência que prova que uma mulher tem mais facilidade de ajoelhar-se com as mãos para trás e derrubar uma caixa de fósforos com o nariz sem cair. Os homens não conseguem realizar a mesma experiência sem cair, pelo fato de o seu centro de gravidade estar mais alto que o das mulheres.

4. Sabemos que as forças internas não afetam o movimento do centro de massa de um sistema. Dessa forma, a série de experimentos listados acima toma como base a ideia de que um corpo tende a ficar equilibrado quando tem o centro de gravidade um pouco abaixo do eixo de rotação. Caso peçamos a uma pessoa para tentar tocar os pés com as mãos sem dobrar os joelhos, para que a mesma não venha a se desequilibrar ou até mesmo cair para frente, a parte traseira do seu corpo tem que sofrer um deslocamento na linha horizontal para trás, tentando manter a vertical passando pelo centro de gravidade.

5. O centro de gravidade, também chamada de baricentro, é o ponto de um corpo onde pode ser aplicada a força de gravidade de todo o corpo. É através do centro de gravidade que os corpos atingem ou não um ponto de equilíbrio.

6. Ao observarmos um surfista realizando sua prática esportiva, percebemos que ele abaixa o corpo para permanecer em pé na sua prancha. Ao andar, em pé, em um ônibus, instintivamente distanciamos nossos pés, para não cair. Ao empilharmos objetos colocamos sempre o maior lado apoiado no chão para diminuir a altura total e evitar o tombamento da pilha. Todas essas situações envolvem o que os físicos conceituam como equilíbrio. Este módulo faz o estudo do equilíbrio e de seus elementos. Isso fará com que você, em suas situações cotidianas, melhore sua condição de equilíbrio e saiba como evitar situações de desequilíbrio. Sabemos também que todos os corpos se atraem com força proporcional ao produto de suas massas. Quanto maiores as massas, maior a força de atração entre os corpos.

7. Essa força varia também em relação à distância que separa os corpos. Quanto maior a distância, menor a atração entre eles. Essas observações e conclusões surgiram pela primeira vez no tratado Principia escrito por Isaac Newton, em 1687. Nele, Newton enunciou sua Lei da Gravitação Universal: “Os corpos se atraem mutuamente, na razão direta do produto de suas massas e na razão inversa do quadrado de suas distâncias.”

8. Gravidade Vamos recordar conceitos já estudados. Você sabe por que os corpos têm peso? É porque a Terra os atrai. Lembre que peso é uma força de atração que existe entre o corpo e a Terra. Portanto, a bola da ilustração anterior e todos os corpos, inclusive você, caem pela ação da força de gravidade, pois são atraídos pela massa da Terra. Mas há situações em que parece que essa força não atua como o senso comum imaginaria. Num sistema, a força de gravidade está aplicada a um ponto do corpo, denominado centro de gravidade, ou ainda, centro de massa. Se um corpo for suspenso por um determinado ponto, e se manter em equilíbrio, esse ponto é o centro de gravidade. O centro de gravidade se comporta como se toda a massa do corpo estivesse concentrada ali. Determinação do centro de gravidade Quando um corpo tem forma geométrica regular e homogênea, seu centro de gravidade (CG) pode ser determinado geometricamente.

9. Tipos de equilíbrio Os corpos podem apresentar três tipos de equilíbrio: indiferente, estável e instável. Veja exemplos desses tipos de equilíbrio: No equilíbrio indiferente, o corpo pode ser movimentado e continuará mantendo seu estado de equilíbrio, pois a altura de seu CG em relação a superfície de apoio permanece inalterada. No equilíbrio estável, o corpo desviado de sua posição volta a ocupá-la. No equilíbrio instável, o corpo quando desviado não retorna mais à sua posição de equilíbrio. A reta traçada a partir do CG passa por fora da base.