1. Identificar, pelo menos, quatro forças externas conhecidas e classificá-las conforme estabelecido na Parte 1:
✓ Força de superfície ou força de corpo?
✓ Força concentrada, distribuída por metro, distribuída por metro quadrado ou momento concentrado?

Passo 1

O enunciado pede que eu identifique pelo menos quatro forças externas conhecidas e as classifique, para cada uma, segundo duas perguntas:
  • Força de superfície ou força de corpo?
  • É força concentrada, distribuída por metro, distribuída por metro quadrado ou momento concentrado?
Não há outros dados numéricos: a tarefa é conceitual e pede exemplos familiares (peso, cargas em vigas, pressão, momento, etc.). Vou listar as informações que vou usar (conceitos básicos e unidades) antes de classificar cada força.

Passo 2

Explicando os conceitos básicos (para não pular etapas):
  • O que é uma força de superfície?
    • Força aplicada na fronteira do corpo (contato com outro corpo, pressão em uma parede, reação numa superfície). Geralmente é descrita por uma densidade de força por área; unidade típica: \mathrm{N/m^2} (se for pressão) ou, em problemas 1D/modelo de viga, por densidade linear \mathrm{N/m}.
  • O que é uma força de corpo?
    • Força que atua em cada ponto do volume do corpo (ex.: gravidade atuando sobre toda a massa). Representa-se por uma densidade volumétrica de força; unidade típica: \mathrm{N/m^3}.
  • O que é força concentrada vs força distribuída vs momento concentrado?
    • Força concentrada: toda a força é idealizada aplicada num único ponto; unidade \mathrm{N}.
    • Força distribuída por metro: força ao longo de uma linha (ex.: carga distribuída sobre uma viga); unidade \mathrm{N/m}.
    • Força distribuída por metro quadrado: força aplicada sobre uma superfície (pressão); unidade \mathrm{N/m^2}.
    • Momento concentrado (casal): não é uma força, é um momento aplicado num ponto; unidade \mathrm{N\cdot m}.

Passo 3

Como identificar rapidamente em prova (regra prática):
  • Pergunte de onde a ação surge: se vem do peso interno do material → provavelmente força de corpo; se vem do contato/pressão numa face → força de superfície.
  • Verifique unidades: \mathrm{N}\Rightarrow força concentrada; \mathrm{N/m}\Rightarrow distribuída linear; \mathrm{N/m^2}\Rightarrow distribuída superficial; \mathrm{N/m^3}\Rightarrow distribuída volumétrica (body force); \mathrm{N\cdot m}\Rightarrow momento.
    Isso é útil para classificar rápido durante a prova.

Passo 4

  • Descrição: a força da gravidade atua em cada partícula do corpo; para um elemento infinitesimal de volume \mathrm{d}V com massa \rho\,\mathrm{d}V a força infinitesimal é \rho g\,\mathrm{d}V, onde \rho é densidade e g a aceleração da gravidade.
  • Classificação segundo a primeira pergunta: é uma força de corpo (atua ao longo de todo o volume).
  • Classificação segundo a segunda pergunta: é uma força distribuída volumetricamente, isto é, distribuída por volume com densidade \rho g e unidade \mathrm{N/m^3}. Observação prática: em muitos problemas substitui-se pela resultante (peso total) como uma força concentrada \,W=mg aplicada no centro de massa, mas a natureza física é de força de corpo distribuída por volume.

Passo 5

  • Descrição: por exemplo, um peso pendurado por um ponto da viga ou uma reação de apoio idealizada num ponto. É a idealização matemática de uma força que age num ponto.
  • Classificação segundo a primeira pergunta: é, na modelagem usual, uma força aplicada na superfície/contato (ou idealizada na linha do corpo), portanto tratamos como força de superfície/externa aplicada em um ponto do corpo (no sentido de aplicação externa).
  • Classificação segundo a segunda pergunta: é uma força concentrada com unidade \mathrm{N}. Dica: na prova muitas vezes a carga real é aplicada numa pequena área, mas modela-se como concentrada para simplificar.

Passo 6

  • Descrição: por exemplo, o peso próprio de um revestimento fino sobre uma viga ou uma carga de neve distribuída linearmente. Representa-se por uma densidade linear q (força por comprimento).
  • Classificação segundo a primeira pergunta: costuma ser tratada como força de superfície (resultado de pressão sobre a face superior da viga), mas, na modelagem 1D da viga, é apresentada como densidade linear aplicada ao eixo (idealização).
  • Classificação segundo a segunda pergunta: é uma força distribuída por metro, unidade \mathrm{N/m}. Observação útil em prova: o resultado total é \,Q=qL e sua linha de ação fica no centro geométrico do trecho (para q uniforme).

Passo 7

  • Descrição: pressão do fluido que atua normalmente sobre cada ponto de uma superfície submersa; valor local p (por exemplo p=\rho g h).
  • Classificação segundo a primeira pergunta: é claramente uma força de superfície (atua sobre a superfície de contato com o fluido).
  • Classificação segundo a segunda pergunta: é uma força distribuída por metro quadrado, ou seja, densidade superficial com unidade \mathrm{N/m^2}. Em cálculos, integra-se p\,\mathrm{d}A sobre a área para obter a resultante.

Passo 8

  • Descrição: por exemplo, o torque aplicado por um motor numa árvore ou um casal aplicado numa viga; representa um momento aplicado em um ponto/linha.
  • Classificação segundo a primeira pergunta: um momento puro não é uma força de corpo no sentido clássico, mas é uma ação externa aplicada ao corpo (costuma-se associar a aplicação no contorno/suporte). Para efeitos de classificação: trata-se de uma ação de contorno (superfície/apoio) representada por um casal concentrado.
  • Classificação segundo a segunda pergunta: é um momento concentrado com unidade \mathrm{N\cdot m}. Em equações de equilíbrio entra como um termo de momento.

Passo 9

  • Sempre cheque a origem física: gravidade → body force; contato/pressão → surface force.
  • Olhe as unidades: \mathrm{N}, \mathrm{N/m}, \mathrm{N/m^2}, \mathrm{N/m^3}, \mathrm{N\cdot m} resolvem a dúvida na hora.
  • Lembre-se: é aceitável no enunciado substituir uma distribuição por sua resultante (por exemplo, substituir \rho g distribuído por volume por W aplicado no centro de massa), mas na classificação conceitual indique sempre a natureza original (corpo vs superfície).

Resposta

Peso (gravidade): Força de corpo; distribuída por volume ( \mathrm{N/m^3}).
Carga pontual (ponto): Força de superfície/externa (idealizada no ponto); força concentrada ( \mathrm{N}).
Carga uniformemente distribuída em viga (q): Força de superfície (modelo 1D); distribuída por metro ( \mathrm{N/m}).
Pressão hidrostática sobre uma parede: Força de superfície; distribuída por metro quadrado ( \mathrm{N/m^2}).
Momento concentrado (casal): Ação externa aplicada no contorno (não é força linear); momento concentrado ( \mathrm{N\cdot m}).

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