Princípio da transmissibilidade da força (exercícios resolvidos)

O princípio da transmissibilidade de forças indica que o equilíbrio ou o movimento de um corpo rígido não muda, se uma determinada força atuando em um ponto específico do corpo é substituída por outra. Para que isso seja considerado, duas premissas devem ser atendidas.

A primeira premissa é que a nova força seja da mesma magnitude e a segunda é que a mesma direção seja aplicada, mesmo em um ponto diferente do corpo. As duas forças têm o mesmo resultado em um corpo rígido; portanto, são forças equivalentes.

Princípio da transmissibilidade da força (exercícios resolvidos) 1

Assim, o princípio da transmissibilidade confirma que uma força pode ser transmitida na mesma direção. Da mesma forma, deve-se notar que o efeito mecânico da força pode ser rotacional e translacional. Um exemplo prático do significado do princípio da transmissibilidade é quando um corpo é empurrado ou puxado.

Se o valor da força com a qual o corpo é puxado ou empurrado for o mesmo, e as duas forças forem aplicadas na mesma direção, o movimento resultante será exatamente o mesmo. Assim, para fins de movimento, o resultado é o mesmo, empurre ou puxe o corpo.

Corpos rígidos

É chamado de corpo rígido (que não se deforma) para qualquer corpo que não sofra deformações quando uma força externa é aplicada sobre ele.

A idéia de um corpo rígido ainda é uma idealização matemática necessária para o estudo do movimento e as causas do movimento dos corpos.

Uma definição mais precisa de um corpo rígido é o que o define como um sistema de pontos materiais, em que a distância entre os diferentes pontos do corpo não é modificada pela ação de um sistema de forças.

A verdade é que corpos e máquinas reais nunca são completamente rígidos e sofrem deformações, mesmo que minimamente, sob a ação das forças e cargas que lhes são aplicadas.

Limitações do princípio da transmissibilidade

O princípio da transmissibilidade tem algumas limitações. A primeira e mais óbvia é que as forças aplicadas atuam em um corpo deformável. Nesse caso, a deformação do corpo será diferente dependendo do ponto de aplicação das forças.

Outra limitação é a que pode ser vista no seguinte caso. Suponha duas forças aplicadas horizontalmente nas extremidades de um corpo, ambas na mesma direção, mas na direção oposta.

De acordo com o princípio da transmissibilidade, as duas forças poderiam ser substituídas por duas novas forças aplicadas na mesma direção, mas em direções opostas às originais.

Para fins internos, a substituição não teria conseqüências. No entanto, para um observador externo, haveria uma mudança fundamental: em um caso, as forças aplicadas seriam de tensão e, em outro, seriam de entendimento.

Portanto, fica claro que o princípio da transmissibilidade é aplicável apenas a partir da hipótese de sua aplicação a sólidos rígidos ideais e da perspectiva de um observador interno.

Exemplos

Primeiro exemplo

Um caso prático de aplicação do princípio da transmissibilidade é quando você deseja mover um carro por um grupo de pessoas.

O carro viajará da mesma maneira, empurrando ou puxando para frente, desde que as pessoas apliquem força na mesma linha reta.

Segundo exemplo

Outro exemplo simples em que o princípio da transmissibilidade é cumprido é o da polia. Para fins de movimento, o ponto do cabo no qual a força é aplicada é indiferente, desde que a mesma quantidade de força seja aplicada. Dessa maneira, não afeta o movimento se a corda for mais ou menos extensa.

Princípio da transmissibilidade da força (exercícios resolvidos) 2

Exercícios resolvidos

Exercício 1

Indique se o princípio da transmissibilidade é cumprido nos seguintes casos:

Primeiro caso

Uma força de 20 N aplicada horizontalmente em um corpo rígido é substituída por outra força de 15 N aplicada em outro ponto do corpo, embora ambas sejam aplicadas na mesma direção.

Solução

Nesse caso, o princípio da transmissibilidade não será cumprido, pois, embora as duas forças sejam aplicadas na mesma direção, a segunda força não tem a mesma magnitude que a primeira. Portanto, uma das condições indispensáveis ​​do princípio da transmissibilidade não existe.

Segundo caso

Uma força de 20 N aplicada horizontalmente em um corpo rígido é substituída por outra força de 20 N, aplicada em outro ponto do corpo e verticalmente.

Solução

Desta vez, o princípio da transmissibilidade não é cumprido, pois, embora as duas forças tenham o mesmo módulo, elas não são aplicadas na mesma direção. Novamente, uma das condições indispensáveis ​​do princípio da transmissibilidade não existe. Pode-se dizer que as duas forças são equivalentes.

Terceiro caso

Uma força de 10 N aplicada horizontalmente em um corpo rígido é trocada por outra também de 10 N aplicada em outro ponto do corpo, mas na mesma direção e direção.

Solução

Nesse caso, o princípio da transmissibilidade é cumprido, uma vez que as duas forças são da mesma magnitude e são aplicadas na mesma direção e direção. Todas as condições necessárias do princípio da transmissibilidade são cumpridas. Pode-se dizer que as duas forças são equivalentes.

Quarto caso

Uma força desliza na direção de sua linha de ação.

Solução

Nesse caso, o princípio da transmissibilidade é cumprido, pois, sendo a mesma força, a magnitude da força aplicada não varia e desliza em sua linha de ação. Novamente, todas as condições necessárias do princípio da transmissibilidade são cumpridas.

Exercício 2

Duas forças externas são aplicadas a um corpo rígido. As duas forças são aplicadas na mesma direção e na mesma direção. Se o módulo do primeiro é de 15 N e o do segundo de 25 N, que condições devem ser atendidas por uma terceira força externa que substitua o resultado dos dois anteriores para cumprir o princípio da transmissibilidade?

Solução

Por um lado, o valor da força resultante deve ser 40 N, que é o resultado da adição do módulo das duas forças.

Por outro lado, a força resultante deve atuar em qualquer ponto da linha reta que une os dois pontos de aplicação das duas forças.

Referências

  1. Corpo rígido (sd). Na Wikipedia Recuperado em 25 de abril de 2018, em es.wikipedia.org.
  2. Força (nd). Na Wikipedia Recuperado em 25 de abril de 2018, em en.wikipedia.org.
  3. Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (2003).Física, sexta edição . Hoboken, Nova Jersey: John Wiley & Sons Inc.
  4. Corben, HC; Philip Stehle (1994).Mecânica Clássica . Nova York: publicações Dover.
  5. Feynman, Richard P.; Leighton; Sands, Matthew (2010).O Feynman dá palestras sobre física. Vol. I: Principalmente mecânica, radiação e calor (New millennium ed.). Nova York: BasicBooks.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies