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
  1. Escolhemos o corpo ou a parte do sistema que queremos analisar;
  2. Substituímos esse corpo por um ponto material ou por um contorno simplificado;
  3. 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.);
  4. 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:
sum F ;=; m,a
no caso dinâmico, ou
sum F ;=; 0
no caso estático.

Passo 4

Exemplo: considere um bloco de massa m apoiado num plano horizontal, sobre o qual temos uma força externa F puxando-o para a direita e uma força de atrito f resistindo o movimento para a esquerda. O diagrama de corpo livre desse bloco é um ponto que recebe quatro vetores-força:
&W = m,g (peso, para baixo) &N (força normal, para cima) &F (força aplicada, para a direita) &f (atrito, para a esquerda) çç
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).

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