Dê um exemplo em que o torque resultante que age sobre um corpo é igual a zero e, ainda assim, a força resultante é diferente de zero.
Passo 1
Vamos começar resumindo o que o exercício pede. Precisamos encontrar um exemplo onde o torque total agindo sobre um corpo é igual a zero, mas a força total não é zero. Isso envolve conceitos de força resultante e torque da física. Para resolver isso, vamos lembrar o que são força e torque, e como eles se relacionam.
Passo 2
Primeiro, força resultante é a soma de todas as forças atuando sobre um corpo. Se essa soma não for zero, o corpo terá uma aceleração de acordo com a segunda lei de Newton:
onde
é a massa e
é a aceleração.
Passo 3
Agora, o torque é uma medida de quanto uma força faz um corpo girar em torno de um ponto ou eixo. O torque (
) é calculado por:
onde
é a posição do ponto onde a força é aplicada em relação ao ponto de rotação, e
representa o produto vetorial.
Passo 4
Para que o torque resultante seja zero, as forças aplicadas devem de alguma forma cancelar os efeitos de rotação umas das outras, mesmo que a soma das forças não seja zero. Um jeito de conseguir isso é aplicar duas forças iguais e opostas, mas de forma que seus pontos de aplicação certos equilibram os torques.
Passo 5
Vamos imaginar que temos uma barra horizontal fixa em um pino no meio. Se aplicarmos uma força para cima em uma extremidade e uma força para cima na outra extremidade, as forças são iguais e na mesma direção, portanto a força resultante não é zero. Mas, se colocarmos as forças igualmente distantes do pino, os torques serão iguais e opostos, cancelando-se. Matemáticamente:
Então,
Resposta
Portanto, um exemplo é uma barra fixa no centro onde duas forças iguais e opostas são aplicadas nas extremidades, mantendo o torque total igual a zero, mas com a força resultante diferente de zero.