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Física mecânica: o que estuda a estática?

A estática é a parte da física mecânica que estuda os sistemas físicos em equilíbrio. A estática aborda dois conceitos principais: força e atrito. Segundo os postulados de Newton, força é a grandeza física capaz de produzir modificações no estado de movimento dos corpos.

Na superfície terrestre existe uma força permanente, denominada peso, que atua sobre os sistemas materiais dotados de massa. O peso resulta da atração da gravidade exercida pela Terra sobre todos os corpos situados em sua superfície e se define como o produto da massa do corpo pela aceleração da gravidade, que ao nível do mar é de 9,8m/s2.

Como toda força, o peso apresenta caráter vetorial, ou seja, importam igualmente, para sua definição, o valor numérico ou módulo, a direção e o sentido com que se manifesta. Em qualquer estado físico, o peso dirige-se para o centro da Terra, paralelamente à direção do fio de prumo, que mede com precisão a linha vertical. Um corpo situado num plano horizontal permanece imóvel ao ser submetido a uma força perpendicular (peso), que é compensada pela resistência do plano.

Ao contrário, se o plano é inclinado, o corpo pode deslizar pela ação de seu próprio peso, problema no qual atuam dois fatores principais: a componente tangencial do peso, já que apenas uma parte da força intervém ativamente no processo; e o atrito existente entre as partículas do sólido que desliza e a superfície do plano.

A estática relaciona o efeito do atrito com um tipo específico de força chamada não conservativa, que não se manifesta como movimento e sim como resistência a ele, e produz apenas dissipação em forma de calor. Um sistema físico é conservativo quando sua energia se mantém ao longo do tempo. Para que tal condição se cumpra, é preciso que ele seja submetido a um campo de força derivado de um potencial estacionário. A força de atrito varia de acordo com as características do corpo e da superfície do plano, e se determina por um coeficiente específico para cada substância.

Um sistema físico está em equilíbrio quando o resultado global de todas as forças que atuam sobre ele (peso, atrito, forças exteriores) é nulo.

Física: qual é a definição de ‘atrito’?

Resumidamente, atrito é a fricção entre duas superfícies, isso ocasiona uma certa resistência ao movimento. De uma forma mais completa, o atrito é um estado de aspereza ou rugosidade entre dois sólidos em contato, que permite a troca de forças em uma direção tangencial à região de contato entre os sólidos.

* O fato de exestir atrito entre dois sólidos não implica, necessariamente, a existência de uma força de atrito entre eles;

* O sentido da força de atrito é sempre contrário ao deslizamento ou à tendência de deslizamento entre sólidos em contato;

* De acordo com a 3ª lei de Newton ( Ação e Reação ), os sólidos A e B trocam entre si forças de artito, existe uma força de atrito que A aplica em B e B em A. Tais forças de atrito são opostas ( têm mesma intensidades ), mesma direção e sentidos opostos;

* as forças de atrito trocadas entre A e B ( F e f ) nunca se equilibram porque estão aplicadas em corpos distintos.

Se não fosse o atrito um carro não sairia do lugar porque os pneumáticos deslizariam sogre a superfície. Em uma superfície lamacenta é preciso que haja correntes no pneu do carro para que o carro saia do lugar, são as correntes que fazem com que o atrito aumente. Sem o atrito as correntes não poderiam mover as máquinas e os pregos não ficariam fixos na parede. Em uma lomba, um carro parado só não desliza porque existe atrito.

O atrito é prejudicial no momento em que ele desgasta as superfícies que rolam uma sobre a outra, aumenta a força necessária para mover um corpo e produz calor.

Para diminuir os danos causados pelo atrito, cria-se superfícies planas e lisas, usa-se metais resistentes, o uso de lubrificantes entre as superfícies para que não haja tanto atrito e fiquem mais escorregadias e para que também não haja tanto desgaste das superfícies.

Física: o que é ‘ar rarefeito’ e ‘ar comprimido’?

Ar rarefeito

Ar rarefeito é o encontrado em grandes altitudes. Ao nível do mar, o ar é pesado, com uma massa estável de 1 kg por metro cúbico. À medida que subimos, a pressão do ar vai diminuindo. Assim, numa altitude de 3 km, a pressão do ar é de somente 700 g por metro cúbico, causando dificuldade de respiração.

As maiores altitudes em que vive o homem estão a 4 km de altura e os alpinistas que escalam os picos mais altos (de até 9 km de altura), tem que carregar máscaras de oxigênio para suportar o ar bastante rarefeito.

Ar comprimido

O ar pode ser comprimido através de bombas, compressores e outros aparelhos, para várias finalidades. O uso mais comum é encontrado nos pneus. No posto de gasolina ou no borracheiro, uma bomba elétrica chamada “compressor” enche um bujão de ar. Sempre que alguém coloca o bico da mangueira de ar no pneu, o bujão de ar solta o ar comprimido para dentro do pneu.

Depois de um tempo, o compressor volta a carregar o bujão de ar. O ar comprimido serve para manter um carro em movimento. Faz com que o pneu absorva os buracos e segure o carro nas curvas, mantendo a maciez do veículo e o conforto dos passageiros.

O ar comprimido também pode ser usado para pistolas de pintura, enchimento de balões, pulverização de agrotóxicos (remédios contra doenças das plantações) etc.