O que é equilíbrio estático?

Equilíbrio estático é um termo usado na física para descrever uma situação em que as forças totais que atuam em um objeto em repouso somam zero. Em outras palavras, as forças que puxam o objeto em diferentes direções se equilibram, fazendo com que o objeto permaneça imóvel. Para que um objeto esteja em equilíbrio estático, ele também deve estar em equilíbrio de translação e em equilíbrio de rotação, o que significa que as forças externas e torques externos que atuam no objeto devem somar exatamente zero.

Na física, as forças de movimento são frequentemente descritas em termos de vetores. Um vetor é um conceito matemático abstrato usado para representar a direção e a magnitude de uma força. Se uma caixa estivesse sendo puxada uma certa distância para a esquerda, por exemplo, o vetor indicaria a direção da força e a distância que a caixa foi puxada.

A primeira lei do movimento de Newton afirma que um objeto permanecerá a uma velocidade constante se a soma das forças do vetor nesse objeto for zero. Os objetos em repouso permanecerão em repouso, a menos que sejam acionados por uma força, e os objetos em movimento permanecerão na mesma velocidade, a menos que sejam acionados. A soma vetorial também é chamada de força resultante, ou força líquida.

Em um caso de equilíbrio estático, as forças agem sobre um objeto, mas a soma vetorial de todas as forças que atuam sobre esse objeto é zero. Isso significa que vetores opostos se cancelam exatamente, resultando em força líquida nula no objeto. Embora existam forças, o objeto permanece imóvel. Para continuar o exemplo dado acima, se a caixa estivesse sendo puxada para a esquerda e direita simultaneamente com exatamente a mesma quantidade de força e torque exatamente oposto, todos os vetores seriam opostos exatamente um ao outro e a caixa não se moveria. Estaria em equilíbrio estático.

Quando as forças externas que atuam sobre um objeto se anulam, diz-se que o objeto está em equilíbrio de translação, a primeira condição necessária para o equilíbrio estático. A segunda condição é o equilíbrio rotacional. No equilíbrio rotacional, o torque líquido, ou força rotacional, atuando no objeto deve ser zero. Se, por exemplo, o engradado estiver sendo puxado para a esquerda e direita, mas também estiver sendo torcido em torno de um eixo, não estaria em equilíbrio estático, porque o torque faria com que ele se movesse. Uma força de torque igual e oposta seria necessária para definir a caixa em equilíbrio rotacional.