Princípio da Transmissibilidade das Forças (com Exercícios Resolvidos)



O princípio da transmissibilidade das forças indica que a situação de equilíbrio ou movimento de um corpo rígido não se altera se uma determinada força que atua sobre um determinado ponto do corpo é substituída por outra. Para que isso seja considerado, duas premissas devem ser atendidas.

A primeira premissa é que a nova força é da mesma magnitude, e a segunda é que a mesma direção é aplicada, mesmo que seja em um ponto diferente do corpo. As duas forças têm o mesmo resultado em um corpo rígido; portanto, são forças equivalentes.

Assim, o princípio da transmissibilidade confirma que uma força pode ser transmitida ao longo da mesma direção. Da mesma forma, é conveniente enfatizar que o efeito mecânico da força pode ser rotação e translação. Um exemplo prático do significado do princípio da transmissibilidade é dado quando um corpo é empurrado ou puxado.

Se o valor da força com a qual o corpo é puxado ou empurrado é o mesmo, e as duas forças são aplicadas na mesma direção, o movimento resultante é exatamente o mesmo. Assim, para o propósito do movimento, o resultado é o mesmo, empurre ou puxe o corpo.

Índice

  • 1 corpos rígidos
  • 2 Limitações do princípio da transmissibilidade
  • 3 exemplos
    • 3.1 Primeiro exemplo
    • 3.2 Segundo exemplo
  • 4 exercícios resolvidos
    • 4.1 Exercício 1
    • 4.2 Exercício 2
  • 5 referências

Corpos rígidos

É chamado de corpo rígido (que não se deforma) para qualquer corpo que não sofra deformações quando uma força externa é aplicada sobre ele.

A ideia de corpo rígido não deixa de ser uma idealização matemática necessária para o estudo do movimento e as causas do movimento dos corpos.

Uma definição mais precisa de corpo rígido é o que o define como um sistema de pontos materiais, no qual a distância entre os diferentes pontos do corpo não é modificada pela ação de um sistema de forças.

A verdade é que corpos e máquinas reais nunca são completamente rígidos e experimentam deformações, mesmo que minimamente, sob a ação das forças e cargas aplicadas a eles.

Limitações do princípio da transmissibilidade

O princípio da transmissibilidade apresenta algumas limitações. A primeira e mais óbvia é no caso em que a força ou forças aplicadas atuam sobre um corpo deformável. Nesse caso, a deformação do corpo será diferente dependendo do ponto de aplicação das forças.

Outra limitação é aquela que pode ser vista no seguinte caso. Suponha que duas forças sejam aplicadas horizontalmente nas extremidades de um corpo, ambas na mesma direção, mas na direção oposta.

De acordo com o princípio da transmissibilidade, as duas forças poderiam ser substituídas por duas novas forças aplicadas na mesma direção, mas em direções opostas às originais.

Para fins internos, a substituição não teria conseqüência. No entanto, para um observador externo, uma mudança fundamental teria ocorrido: em um caso, as forças aplicadas seriam de tensão e, em outro, seriam de compreensão.

Portanto, é claro que o princípio da transmissibilidade só é aplicável a partir da hipótese de sua aplicação aos sólidos rígidos ideais e da perspectiva de um observador interno.

Exemplos

Primeiro exemplo

Um caso prático de aplicar o princípio da transmissibilidade ocorre quando você quer mover um carro para um grupo de pessoas.

O carro se moverá da mesma maneira, seja empurrando-o ou puxando-o para a frente, desde que as pessoas apliquem força na mesma linha reta.

Segundo exemplo

Outro exemplo simples em que o princípio da transmissibilidade é atendido é o da polia. Para efeitos de movimento, o ponto do cabo no qual a força é aplicada é indiferente, desde que a mesma quantidade de força seja aplicada. Desta forma, não afeta o movimento se a cadeia for mais ou menos extensa.

Exercícios resolvidos

Exercício 1

Indicar se o princípio da transmissibilidade está preenchido nos seguintes casos:

Primeiro caso

Uma força de 20 N aplicada horizontalmente sobre um corpo rígido por outra força de 15 N aplicada em outro ponto do corpo é substituída, embora ambas se apliquem na mesma direção.

Solução

Nesse caso, o princípio da transmissibilidade não será cumprido, pois, embora as duas forças sejam aplicadas na mesma direção, a segunda força não tem a mesma magnitude que a primeira. Portanto, uma das condições indispensáveis ​​do princípio da transmissibilidade não é cumprida.

Segundo caso

Uma força de 20 N aplicada horizontalmente em um corpo rígido por outra também de 20 N, aplicada em outro ponto do corpo e verticalmente é substituída.

Solução

Nesta ocasião, o princípio da transmissibilidade não é cumprido, uma vez que, embora as duas forças tenham o mesmo módulo, elas não se aplicam na mesma direção. Mais uma vez, uma das condições indispensáveis ​​do princípio da transmissibilidade não é cumprida. Pode-se afirmar que as duas forças são equivalentes.

Terceiro caso

Uma força de 10 N aplicada horizontalmente em um corpo rígido por outro também de 10 N aplicada em outro ponto do corpo, mas na mesma direção e sentido.

Solução

Neste caso, o princípio de transmissibilidade é cumprido, dado que as duas forças são da mesma magnitude e são aplicadas na mesma direção e sentido. Todas as condições necessárias do princípio da transmissibilidade estão preenchidas. Pode-se afirmar que as duas forças são equivalentes.

Quarto caso

Uma força desliza na direção de sua linha de ação.

Solução

Nesse caso, o princípio da transmissibilidade é cumprido, uma vez que, como a força é a mesma, a magnitude da força aplicada não muda e ela desliza em sua linha de ação. Mais uma vez todas as condições necessárias do princípio da transmissibilidade são cumpridas.

Exercício 2

Duas forças externas são aplicadas a um corpo rígido. As duas forças são aplicadas na mesma direção e na mesma direção. Se o módulo do primeiro é 15 N e o do segundo de 25 N, que condições deve uma terceira força externa que substitua a que resulta das duas anteriores cumprir o princípio de transmissibilidade?

Solução

Por um lado, o valor da força resultante deve ser 40 N, que é o resultado da adição do módulo das duas forças.

Por outro lado, a força resultante deve atuar em qualquer ponto da linha reta que une os dois pontos de aplicação das duas forças.

Referências

  1. Corpo rígido (n.d.). Na Wikipedia. Retirado em 25 de abril de 2018, de es.wikipedia.org.
  2. Força (n.d.). Na Wikipedia. Retirado em 25 de abril de 2018, de en.wikipedia.org.
  3. Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (2003).Física, sexta edição. Hoboken, Nova Jersey: John Wiley & Sons Inc.
  4. Corben, H.C; Philip Stehle (1994).Mecânica Clássica. Nova York: publicações de Dover.
  5. Feynman, Richard P.; Leighton; Sands, Matthew (2010).O Feynman faz palestras sobre física. Vol. I: Principalmente mecânica, radiação e calor (Novo milênio ed.). Nova York: BasicBooks.