Enunciado

Em que circunstâncias um sistema de forças aplicado a um corpo tem a tendência de provocar apenas translação? E, em provocar apenas rotação?

Passo 1

Salve salve galerinha, bora pra mais um exercício!

Antes de analisar as circunstâncias, vamos entender mais um conceito diferenciado, que não tratamos ainda. É o chamado torque, ou momento de uma força.

O torque é a tendência que uma força tem de rotacionar um corpo sobre o qual ela é aplicada. O torque é um vetor perpendicular ao plano formado pelos vetores força e raio de rotação. O vetor torque pode ser calculado por meio do produto vetorial entre força e distância. Ou seja,

τ = F → × d

Ou

τ = F * d * s e n θ

O torque pode ser entendido como o agente dinâmico das rotações. Dessa forma, ele está para os movimentos de rotação, assim como a força está para os movimentos de translação.

Passo 2

Certinho rapaziada, entendido torque, vamos agora analisar as circunstâncias.

Para existir rotação de um corpo tem que haver torque ne? Ou seja, a força tem que ser aplicada a uma distância d do eixo de rotação e com um ângulo θ ≠ 0 .

Vimos isso no passo anterior, então analogamente, para haver translação não pode haver torque, ou seja, a força foi aplicada paralelamente no eixo de rotação e com um ângulo θ = 0 .

Tcharaaamm simples!!!

Vamos usar um desenho como exemplo visual para entendermos o que está acontecendo.

Passo 3

Vamos considerar uma porta como exemplo, e vamos olhar ela de cima:

Ao aplicar uma força F a uma distância d do eixo de rotação com um ângulo θ diferente de 0 com relação ao eixo de rotação, a tendência da porta é girar (rotacionar) em torno do eixo. Quanto mais perto do eixo de rotação, maior é a força que deve ser feita para fazer com que a porta gire.

Passo 4

Ao aplicar uma força F a uma distância d do eixo de rotação, mas com um ângulo θ igual a 0 com relação ao eixo de rotação, a tendência da porta é não girar. Se a porta não fosse fixa na parede ela seria transladada em direção a força exercida.

Tranquilo ne rapaziada, o exemplo da porta é o mais simples e visível para conseguirmos ilustrar o que acontece.

Resposta

Para existir rotação de um corpo tem que haver torque, ou seja, a força tem que ser aplicada a uma distância d do eixo de rotação e com um ângulo θ ≠ 0 . Para haver translação não pode haver torque, ou seja, a força foi aplicada paralelamente no eixo de rotação e com um ângulo θ = 0 .

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