Explique o que é o diagrama de corpo livre e dê um exemplo.
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que é o diagrama de corpo livre, um recurso fundamental da estática e da dinâmica na engenharia que nos permite isolar um corpo e representar graficamente todas as forças que atuam sobre ele, de modo a aplicar depois as leis de Newton para escrever as equações de equilíbrio ou de movimento.
Passo 2
Para entender o diagrama de corpo livre, precisamos saber que
Escolhemos o corpo ou a parte do sistema que queremos analisar;
Substituímos esse corpo por um ponto material ou por um contorno simplificado;
Representamos em volta desse ponto todos os vetores-força que agem sobre o corpo: forças de contato (normal, atrito, tensão em cabos, etc.) e forças de campo (peso, forças magnéticas, elétricas, etc.);
Indicamos direções, sentidos e, se necessário, magnitudes conhecidas ou variáveis.
Passo 3
A utilidade principal do diagrama de corpo livre é organizar todas as forças para depois projetá-las em eixos convenientes e montar as somas vetoriais:
no caso dinâmico, ou
no caso estático.
Passo 4
Exemplo: considere um bloco de massa apoiado num plano horizontal, sobre o qual temos uma força externa puxando-o para a direita e uma força de atrito resistindo o movimento para a esquerda. O diagrama de corpo livre desse bloco é um ponto que recebe quatro vetores-força:
Cada vetor sai do ponto representando o bloco, apontando na direção e sentido correspondentes.
Resposta
O diagrama de corpo livre é uma forma de isolar um corpo e desenhar todos os vetores-força que atuam sobre ele, permitindo depois aplicar as leis de Newton. No exemplo de um bloco de massa m sobre um plano horizontal com força F para a direita e atrito f para a esquerda, o diagrama mostra quatro vetores: peso W=m,g (para baixo), normal N (para cima), força aplicada F (para a direita) e atrito f (para a esquerda).