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Equilíbrio do Ponto (Mesa de Forças) 1. OBJETIVOS - verificar experimentalmente as condições de equilíbrio de um pequeno anel submetido a 3 forças; - determinar a força equilibrante de um sistema de duas forças concorrentes utilizando diferentes métodos teóricos de determinação. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A condição para que um ponto material permaneça em equilíbrio, é que a resultante de todas as forças que atuam sob este ponto material seja zero. ∑ ⃗⃗ No caso de um sistema sujeito a duas forças, o ponto material estará em equilíbrio se estas forças tiverem o mesmo módulo, direção e sentidos opostos. Se este não for o caso, é possível obter o equilíbrio, aplicando-se uma terceira força coplanar às forças anteriores. Para se encontrar o valor desta terceira força e o ângulo que deverá fazer com as outras duas forças, existem alguns métodos algébricos e gráficos, que discutiremos a seguir. 2.1 Regra do Paralelogramo Se duas forças ⃗⃗ e ⃗⃗ atuam sobre um ponto material, estas podem ser substituídas por uma única força ⃗⃗ . Essa força é chamada de resultante das forças ⃗⃗ e ⃗⃗ , e pode ser obtida graficamente pela construção de um paralelogramo, onde os lados são dados por | ⃗⃗ | e | ⃗⃗ |, sendo a diagonal a força resultante | ⃗⃗ |. Esta é a chamada Regra do Paralelogramo para a adição de duas forças. A figura 1 ilustra a soma gráfica de duas forças. Figura 1: Ilustração da soma gráfica de dois vetores ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗
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Deste modo, se desejamos que o ponto material esteja em equilíbrio sob a ação destas forças, devemos aplicar uma terceira força, que chamaremos de equilibrante ⃗⃗⃗⃗ , cujo módulo e direção sejam os mesmos da força resultante ⃗⃗ , porém com sentido oposto. Figura 2: Ilustração da representação da força equilibrante 2.2 Decomposição de forças Podemos decompor um conjunto de forças, em suas componentes horizontal e vertical, para assim encontrar a resultante das mesmas. Suponha as forças ⃗⃗ e ⃗⃗ mostradas na figura 3. Se chamarmos de  o ângulo formado pela