Equilíbrio: o que é, tipos e classificação

Revisão por Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

O equilíbrio de um corpo é observado quando a soma de todas as forças que agem sobre ele tem força resultante nula.

Para estar em equilíbrio, o objeto deve se encontrar em repouso ou realizando um movimento na mesma direção com uma velocidade constante.

Na Física, o equilíbrio ocorre quando o movimento de um corpo e sua energia interna não se alteram em um intervalo de tempo.

Observe o exemplo abaixo.

O corpo apresentado na imagem está em equilíbrio, pois as forças que atuam sobre ele se anulam, ou seja, há um equilíbrio entre as forças da direita e esquerda, da mesma forma que as forças para cima e para baixo estão balanceadas.

Desta forma, os vetores das forças que agem sobre o objeto, ao serem somados, tem como resultado uma força resultante igual a zero.

As condições para ocorrer um equilíbrio são: velocidade constante e ausência de aceleração.

Classificação do equilíbrio

O equilíbrio de corpo pode ser classificado em estático e dinâmico.

Equilíbrio estático

O equilíbrio estático é um estado estacionário, quando o objeto está em repouso sobre uma superfície em posição de equilíbrio. Portanto, a velocidade do objeto é nula.

Exemplo: uma maçã em cima da mesa.

As forças verticais que atuam sobre a maçã em uma superfície plana ao serem somadas resultam em zero.

A força peso, P, é a força exercida pela maçã na mesa. Já a força normal, é a força que a mesa exerce sobre a maçã, na mesma direção da força peso, mas no sentido oposto.

Saiba mais sobre equilíbrio estático e dinâmico.

Equilíbrio dinâmico

O equilíbrio dinâmico ocorre quando a velocidade do objeto é constante. Sendo assim, o corpo realiza movimento retilíneo uniforme. Por percorrer a mesma distância em intervalos de tempo iguais, a aceleração é nula.

Exemplo: um carro na estrada.

Ao deslocar-se com velocidade constante em uma trajetória reta, um carro está em equilíbrio dinâmico. Além das forças peso e normal, também estão presentes a força de atrito do ar e a força exercida pelos pneus.

Portanto, as forças verticais e horizontais que atuam sobre ele, ao serem somadas a força resultante zero.

Saiba mais sobre o movimento retilíneo uniforme.

Tipos de equilíbrio

O tipo de equilíbrio de um corpo pode ser constatado quando deslocamos o corpo e, em seguida, o abandonamos para perceber a reação que ocorre.

Equilíbrio estável

O corpo desenvolve uma força que se oponha ao deslocamento aplicado para retornar à posição inicial. Com isso, o corpo resiste a ser retirado do seu estado atual.

Exemplo: Uma esfera suspensa em um fio preso a um suporte, como um pêndulo.

Na sua posição mais baixa, ponto A, a esfera está em repouso e, ao deslocar a esfera da posição A até a posição B, mais alta que a sua posição de equilíbrio, a gravidade atuará sobre ela fazendo com que retorne para posição inicial, porque seu centro de gravidade está na posição mais baixa.

Equilíbrio instável

Um movimento externo inicia a produção de forças no corpo que aumentam o deslocamento, fazendo com que se atinja um novo estado de equilíbrio.

Exemplo: retirando o fio e o suporte que prendia a esfera e colocando-a em um pico, ao deslocá-la dessa posição ela não consegue retornar por si só, mas ela se movimenta até encontrar outra posição de equilíbrio.

Equilíbrio indiferente

Quando não há a tendência de retornar ao estado inicial ou se afastar e desenvolver um novo estado de equilíbrio, pois seu centro de gravidade não altera sobre a superfície de apoio.

Exemplo: colocando a esfera sob uma superfície plana, independente do movimento realizado, o objeto continuará em equilíbrio, pois não muda seu centro de gravidade.

Exemplos de equilíbrio

Observe a seguir as condições de equilíbrio em diferentes situações.

Corpo mecânico: permanece na condição de equilíbrio, ou seja, sem sofrer aceleração, desde que nenhuma força externa aja sobre ele.

Partícula: observamos o equilíbrio quando a soma dos vetores das forças que agem sobre ela é igual a zero.

Corpo rígido: o equilíbrio ocorre quando o movimento rotacional é constante, pois se considera nesse conjunto de pontos materiais os movimentos de rotação e translação. Portanto, a soma dos vetores de força e torque atuando sobre o corpo é nula.

Barra articulada: uma barra homogênea articulada permanece em equilíbrio quando as forças que agem sobre ela (peso, tração e força) são concorrentes.

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Revisão por Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.