Equilíbrio

Equilíbrio é uma condição da física, em especial da mecânica, em que a soma de todas as forças e/ou torques atuantes sobre um corpo é nula. Atingindo essa condição, podem existir três tipos distintos de equilíbrio: estável, instável ou indiferente. Cada categoria de equilíbrio depende dos valores de velocidade do corpo antes de atingir o ponto onde a ação das interações mecânicas sobre ele se anula. Ou seja, independentemente de ser um equilíbrio estável ou dinâmico sua aceleração será zero.

Leia também: O que é a estática?

Resumo sobre equilíbrio

• Equilíbrio é uma condição física onde as forças e torque sobre o corpo se anulam mutualmente.
• Existem três tipos distintos de equilíbrio: estável, instável e indiferente.
• No equilíbrio estático, a energia potencial tem como referência um valor nulo.
• No equilíbrio instável, a energia potencial tem seu patamar máximo e tende a entrar em movimento a partir de qualquer perturbação.
• No equilíbrio indiferente, o patamar da energia potencial se mantém constante.
• O equilíbrio pode ser classificado de duas formas, a depender de sua velocidade: estático e dinâmico.

O que é equilíbrio?

Equilíbrio é uma condição mecânica na qual um corpo, seja ele uma partícula ou um objeto extenso, tem sobre ele a ação das forças e/ou torques anuladas mutualmente. Dada a natureza vetorial da força, basta que os vetores representem forças em sentidos opostos e de mesma intensidade para que isso ocorra, por exemplo, no caso mais comum: em um corpo apoiado sobre uma superfície em que sua força peso e força normal se anulam.

Como consequência, dado um estado de equilíbrio configurado em um sistema, a aceleração resultante será expressamente nula. Dessa forma, o corpo estará sob duas situações: em repouso ou em movimento uniforme.

Quais os tipos de equilíbrio?

Os tipos existentes de equilíbrio estão relacionados à estabilidade de um objeto quando ele sofre uma mínima perturbação de sua posição original. Os três tipos distintos são:

• Equilíbrio estável: quando um determinando objeto é deslocado de sua posição natural e tende a imediatamente retornar. Como característica conceitual, a energia potencial tem como referência um valor nulo.

• Equilíbrio instável: quando o objeto é deslocado de sua posição de equilíbrio e tende a se afastar desse ponto ao longo do tempo. Nesse caso, a energia potencial tem seu patamar máximo e tende a entrar em movimento a partir de qualquer perturbação.

• Equilíbrio indiferente: quando o objeto é afastado de seu ponto natural e imediatamente assume o repouso em uma nova posição. Nesse estado de equilíbrio, o patamar da energia potencial se mantém constante.

Classificação do equilíbrio

Além da estabilidade, uma condição que é relevante para estudar as condições de equilíbrio é a análise do movimento do objeto ao atingir o ponto em que as forças ou torques se anulam. Veja a seguir:

• Equilíbrio estático

Nessa condição de equilíbrio, a velocidade do corpo é nula em conjunto com a aceleração. A não ser que esse objeto sofra qualquer nova interação, ele manterá esse estado de forma definitiva.

• Equilíbrio dinâmico

Mesmo que a aceleração, como uma condição de equilíbrio, seja nula, isso não significa que a velocidade também será. Em casos assim, o objeto adquire um movimento de característica uniforme e permanecerá assim até que outra interação ocorra.

Saiba mais: Dinâmica — área da física que estuda o que provoca o movimento dos corpos

Exemplos de equilíbrio

O estudo de situações de equilíbrio é intensamente explorado na engenharia, principalmente a civil, pois a sustentação de grandes estruturas sólidas depende de como o centro de massa se equilibra em relação à distribuição de massa ao redor do seu corpo. Na tabela a seguir, é possível encontrar outros exemplos práticos de equilíbrio:

Fontes

HALLIDAY, D; RESNICK, R. & WALKER, J. Fundamentos de Física - Mecânica, Vol. 1, 8ª ed. LTC. Livros Técnicos e Científicos Editora. 2011.

HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.