Estática

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Estática
Apresentação
1. OBJETIVO
O experimento explora o conceito de equilíbrio de corpos rígidos. Para tanto, uma balança de 
pratos será utilizada. Você deverá utilizar um contrapeso para equilibrar a balança e então, com 
base nas equações do equilíbrio de momentos, determinar o valor da massa sobre a balança.
 
Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de:
descrever o funcionamento de uma balança de prato;•
utilizar a equação do equilíbrio de momentos para validar o equilíbrio de um corpo rígido.•
 
2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?
Os princípios da estática podem ser observados em cada estrutura do cotidiano das cidades, como 
por exemplo em prédios, casas, e pontes, entre outras. Estruturas mecânicas como guindastes, 
guinchos e pontes rolantes não seriam facilmente projetadas sem que as equações de equilíbrio 
estático fossem utilizadas. Estes exemplos servem para ilustrar o quão importante são os princípios 
da estática associados ao equilíbrio de corpos rígidos.
 
3. O EXPERIMENTO
Neste experimento você utilizará uma balança de prato. A balança de prato é um dispositivo 
utilizado por muitos anos para se determinar a massa de alimentos e outros produtos, de modo 
simples e eficiente. Na balança, uma alavanca é rotulada em seu ponto central, o que a permite 
girar em torno deste ponto. Em um dos lados da balança há um prato onde se colocam as massas a 
serem medidas. Do outro lado, há um contrapeso que pode se mover ao longo da alavanca, 
variando o momento produzido pelo contrapeso em relação ao ponto central. Desta forma, o 
contrapeso é utilizado para equilibrar a balança e assim poder determinar a massa desconhecida 
através da equação de equilíbrio de momentos de forças.
 
4. SEGURANÇA
O experimento foi pensado para não trazer riscos físicos, então você irá utilizar objetos pouco 
nocivos e leves. Mesmo com essas precauções, o uso de equipamentos de proteção individual 
(EPIs) é de extrema importância para a segurança durante a realização de experimentos. 
Neste experimento, recomenda-se o uso do jaleco.
 
5. CENÁRIO
Você irá encontrar sobre a bancada do experimento
Massas: Blocos com massas desconhecidas.
Balança de prato: Dispositivo utilizado na determinação das massas dos blocos.
Bons estudos.
Sumário teórico
Acesse o sumário:
 
 
1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
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LABORATÓRIO DE FÍSICA 
ESTÁTICA 
 
ESTÁTICA 
 
1. INTRODUÇÃO 
Estática é a parte da física que estuda corpos sob ações de forças que estão em 
equilíbrio. O conceito de equilíbrio decorre diretamente da primeira lei de Newton que 
estabelece que quando a resultante das forças externas que atuam em um corpo é nula, 
este corpo permanece em repouso ou se desloca com velocidade constante. Quando o 
corpo se encontra em repouso, diz-se que se encontra em equilíbrio estático. Quando 
em movimento constante, diz-se que se encontra em equilíbrio dinâmico. 
Ao se estudar o equilíbrio de corpos rígidos, faz-se necessário considerar duas 
importantes condições. A primeira diz respeito ao equilíbrio de forças, ou seja, para 
haver equilíbrio é necessário que o somatório das forças atuantes no corpo seja nulo. A 
segunda diz respeito ao equilíbrio de momentos, ou seja, é preciso que o somatório dos 
momentos destas forças também seja nulo. Matematicamente, estas condições 
resultam nas seguintes equações que descrevem as circunstâncias de equilíbrio de um 
corpo no plano X-Y. 
 0=XF (somatório das forças na direção X = 0) 
 0=YF (somatório das forças na direção Y = 0) 
𝑀 = 0 (somatório dos momentos das forças = 0) 
As duas primeiras equações garantem que o corpo esteja em repouso, no caso 
de equilíbrio estático, e não se movam em relação a nenhum dos eixos de translação (X 
ou Y). A terceira equação envolve os momentos das forças, e garante que não haja giro 
do corpo em torno de algum eixo. 
 
 
 
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LABORATÓRIO DE FÍSICA 
ESTÁTICA 
2. MOMENTO DE UMA FORÇA 
 
O momento de uma força, ou torque, é a grandeza física associada à tendência 
que essa força provoca a rotacionar o corpo em que ela é aplicada em torno de um eixo. 
Matematicamente, definimos o momento de uma força como o produto vetorial entre 
a força aplicada e o vetor posição que liga o eixo à posição onde a força está sendo 
aplicada: �̇� = �̇� 𝑥 �̇�. No caso mais simples, onde o vetor posição e a força são 
perpendiculares, temos que o momento é a multiplicação simples da força pela 
distância. 
Como exemplo de aplicação, temos a balança de prato (Figura 1). Ao se colocar 
um objeto no prato, uma força peso vai atuar na haste e, dependendo do ponto onde o 
contrapeso está posicionado, pode haver um movimento de rotação da haste em 
relação ao ponto de apoio. Para que o sistema entre em equilíbrio, o contrapeso deve 
ser posicionado ao longo da haste de tal forma que ele produza o mesmo momento do 
objeto colocado no prato, fazendo com que a balança entre em equilíbrio. 
 
Figura 1 – Balança de prato 
 
Roteiro
Acesse o roteiro:
 
 
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ESTÁTICA – BALANÇA DE PRATOS 
 
INSTRUÇÕES GERAIS 
 
 
 
1. Este experimento explora o conceito de equilíbrio de corpos rígidos. 
 
 
2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da 
experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do 
VirtuaLab. 
 
3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial 
VirtuaLab” presente neste Roteiro. 
 
4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as 
instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 
 
5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação 
de Resultados”. 
 
 
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RECOMENDAÇÕES DE ACESSO 
 
PARA ACESSAR O VIRTUALAB 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 
2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 
3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 
4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 
5. Realize teste de velocidade da internet. 
 
Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos 
Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção 
de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ 
Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com 
nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por 
Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! 
ATENÇÃO: 
O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER 
ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. 
O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMA MEMÓRIA RAM DE 4 GB. 
SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO 
BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE 
ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 
 
 
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ESTÁTICA – BALANÇA DE PRATOS 
 
PERGUNTAS FREQUENTES 
 
 
1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” ->“Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. 
 
d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> 
“Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o 
computador. 
 
 
 
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2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? 
 
a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> 
“Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a 
opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente 
novamente. 
 
b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de 
trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações 
gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de 
máximo desempenho. 
Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de 
vídeo instalado na máquina. 
 
c) Verifique se o navegador está atualizado. 
 
 
 
 
 
 
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DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO 
 
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
 
• Balança de Prato; 
• Corpos de Prova. 
 
 
PROCEDIMENTOS 
 
1. INSERINDO PESOS NA BALANÇA 
 
Inicie o experimento posicionando o maior corpo de prova na balança. 
 
2. OBTENDO OS PESOS DO PRATO E CONTRAPESO 
 
Para o experimento é importante obter os dados das distâncias dos pesos em 
relação ao pivô central, bem como o valor do contrapeso. Com estes dados e a 
equação do equilíbrio de momentos, será possível calcular o peso desconhecido 
na balança. 
Observe as informações de distância do centro para o eixo de rotação do prato, 
massa do prato e massa do contrapeso. 
 
 
 
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ESTÁTICA – BALANÇA DE PRATOS 
3. AJUSTANDO O EQUILIBRIO DA BALANÇA 
 
Observe que, ao posicionar o peso no prato, foi adicionado um desequilíbrio no 
sistema. Para que a balança entre equilíbrio, você deverá ajustar o contrapeso, 
deslocando-o ao longo da haste até que o prato fique centralizado. 
Ajuste o contrapeso, arrastando-o até que a balança retorne ao equilíbrio. 
Quando o equilíbrio do sistema for encontrado, a haste se alinhará. 
 
4. REALIZANDO MEDIDAS 
 
Obtenha as distâncias do peso e contrapeso ao pivô da balança e anote os 
valores dcontrapeso e dpeso em cm. 
 
5. RETIRANDO O PESO DA BALANÇA 
 
Finalize a primeira etapa da prática retirando o peso da balança. 
 
6. AVALIANDO OS RESULTADOS 
 
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo 
com o que foi observado nos experimentos. 
 
7. REPETINDO O EXPERIMENTO 
 
Realize os passos acima listados para os outros pesos dispostos sobre a bancada 
e, logo após, retorne à “Avaliação de Resultados”. 
 
 
 
 
 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
 
 
1. Utilizando as equações dispostas no resumo teórico, calcule a massa do corpo 
rígido posicionado na balança. 
 
 
M1 = __________ g 
 
Atenção: Observe atentamente as unidades das grandezas dispostas no 
experimento. 
 
 
2. Após a repetição do experimento para os outros pesos dispostos na bancada, 
responda: Qual a relação entre o peso do corpo posicionado no prato da balança 
e a distância do contrapeso ao pivô? 
 
 
 
 
 
 
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TUTORIAL VIRTUALAB 
 
 
 
 
Os itens passíveis de interação serão os pesos e a balança como indicado na imagem 
abaixo. 
 
 
 
Para alterar o ângulo de visualização da tela, basta acessar as opções de câmera 
localizadas no canto superior esquerdo da tela. 
 
 
COMPREENDENDO OS OBJETOS UTILIZADOS NO EXPERIMENTO 
 
 
 
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Visualize as distâncias referentes ao posicionamento do peso no prato e do contrapeso, 
clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a opção “Inspecionar” em destaque. 
Por ser uma opção ativável, quando for necessário visualizar/esconder as distâncias, 
clique com o botão esquerdo do mouse na opção “Inspecionar”. 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INSERINDO PESOS NA BALANÇA 
 
Acesse a câmera “Pesos”, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o menu 
superior esquerdo. 
 
 
 
Posicione um peso na balança, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o peso 
escolhido. 
Inicie o experimento utilizando o peso indicado na imagem abaixo. 
 
 
 
 
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Observe que o peso se posiciona na balança. 
Acesse a opção de câmera “Contrapeso”, clicando com o botão esquerdo do mouse 
sobre o menu superior esquerdo. 
 
 
 
 
 
 
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2. OBTENDO OS PESOS DO PRATO E CONTRAPESO 
 
Para o experimento é importante obter os dados das distâncias dos pesos em relação 
ao pivô central, bem como o valor do contrapeso. Com estes dados e a equação do 
equilíbrio de momentos, será possível calcular o peso desconhecido na balança. 
Observe as especificações dispostas na caixa de informações, posicionando o mouse 
sobre o prato. 
Anote os valores encontrados. 
 
 
 
Anote o valor da massa do prato. 
 
Mprato = _____________ g 
 
 
 
 
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Obtenha o valor da massa do contrapeso, posicionando o mouse sobre o contrapeso e 
observando a especificação disposta na caixa de informações. 
 
 
 
Anote o valor da massa do contrapeso. 
 
MContrapeso = _____________ g 
 
 
 
 
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3. AJUSTANDO O EQUILÍBRIO DA BALANÇA 
 
Observe que, ao posicionar o peso no prato, foi adicionado um desequilíbrio no sistema.Para que a balança entre equilíbrio, você deverá ajustar o contrapeso, deslocando-o ao 
longo da haste até que o prato fique centralizado. 
 
Ajuste a contrapeso, pressionando o botão esquerdo do mouse sobre o mesmo, 
conforme destacado pela seta vermelha na imagem abaixo, e arrastando-o até que a 
balança retorne ao equilíbrio. Observe que, após clicar no contrapeso, na parte inferior 
esquerda da tela será exibida a vista ortogonal, onde é possível verificar a posição no 
contrapeso na haste. 
 
 
 
 
 
 
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Quando o equilíbrio do sistema for encontrado, a haste vai se posicionar de acordo com 
a próxima imagem. 
 
 
 
Acesse a câmera “Frontal” para retornar a tela inicial do experimento. 
 
 
 
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4. REALIZANDO MEDIDAS 
 
Obtenha as distâncias do peso e contrapeso ao pivô da balança, clicando com o botão 
esquerdo do mouse sobre a opção “Inspecionar”. 
 
 
 
Anote os valores das distâncias. 
 
dcontrapeso = _____________ cm 
 
dpeso = _____________ cm 
 
Em seguida, acesse a câmera “Bancada” para retornar a cena inicial do experimento. 
 
 
 
 
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5. RETIRANDO PESO DA BALANÇA 
 
Retiro os pesos da balança e posicione-os sobre a mesa, clicando com o botão esquerdo 
do mouse sobre o peso. 
 
 
 
 
 
 
 
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6. AVALIANDO OS RESULTADOS 
 
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o 
que foi observado nos experimentos. 
 
 
7. REPETINDO O EXPERIMENTO 
 
Realize os passos acima listados para os outros pesos dispostos sobre a bancada e, logo 
após, retorne à “Avaliação de Resultados”. 
 
Pré Teste
1) 
Complete as lacunas da afirmação abaixo:
 
“A estática é a parte da ___________que estuda sistemas sob ação de forças que se 
________________.”
 
A) química; equilibram;
B) física; equilibram;
C) física; desregulam.
2) 
Assinale as alternativas corretas:
 
I – A estática é a parte da física que trata de corpos em equilíbrio. 
II – A estática é a parte da física que trata de corpos em movimento. 
III – Para haver equilíbrio de um corpo rígido é necessário que a soma das forças neste corpo 
seja nula e que o momento resultante também seja nulo. 
A) II e III;
B) I e III;
C) Nenhuma das alternativas
3) 
Quais são as duas importantes condições que precisam ser consideradas ao estudar 
equilíbrio de corpos rígidos em um plano?
A) A primeira trata-se do equilíbrio de forças, ou seja, para haver o equilíbrio é necessário que o 
somatório das forças atuantes no corpo seja nulo. A segunda trata-se do equilíbrio de 
momentos, é preciso que o somatório dos momentos destas forças também seja nulo.
B) A primeira trata-se do equilíbrio de forças e indica que, para haver o equilíbrio, é necessário 
que o somatório das forças atuantes no corpo seja diferente de zero. A segunda trata-se do 
equilíbrio de momentos, é preciso que o somatório dos momentos destas forças também seja 
nulo.
C) A primeira condição refere-se ao equilíbrio de forças, ou seja, o somatório das forças atuantes 
em um corpo deve ser nulo. A segunda condição indica que em havendo equilíbrio de forças, 
o momento resultante destas forças deve ser diferente de zero.
 
4) 
Assinale a alternativa que melhor relaciona o conceito de estática com o nosso dia a dia:
A) A estática é a base de todas as estruturas que vemos no dia a dia. Desde prédios e pontes 
são calculados através das equações da estática. 
B) A estática tem como ponto de partida as leis do movimento de Newton. Aviões, automóveis e 
projéteis são projetados a partir das equações da estática. 
C) A estática é regida pelas leis de Coulomb e descreve o comportamento de cargas elétricas em 
repouso.
5) 
Dentre as leis de Newton, qual delas se relaciona diretamente com a estática? 
A) Primeira lei de Newton;
B) Segunda lei de Newton;
C) Terceira lei de Newton.
Experimento
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Pós Teste
1) 
 
A figura abaixo é composta por dois blocos cujas massas são 4 kg e 6 kg. Com o intuito de 
deixar a barra em equilíbrio, determine a distância x.
 
Utilize as fórmulas descritas a seguir:
 
M1 = M2
F1 * d1 = F2 * d2
A) 30 cm;
B) 60 cm;
C) 40 cm.
2) 
 
Segundo a imagem abaixo calcule o momento da força F em relação ao ponto A:
 
Utilize a equação abaixo:
 
M = F * d
A) 40 N/m;
B) 40 N.m;
C) 10 N.m.
3) Complete as lacunas com a alternativa correta: 
 
“Quando o corpo se encontra em repouso, diz-se que se encontra em _______________. 
Quando em movimento constante, diz-se que se encontra em _______________.”
A) equilíbrio estático; equilíbrio dinâmico;
B) equilíbrio dinâmico; equilíbrio estático;
C) equilíbrio estático; equilíbrio químico.
4) De acordo com o estudo sobre um corpo rígido, levando em consideração o momento de 
uma força, marque a alternativa que completa a frase abaixo: 
 
“Quando um corpo longo está sujeito à ação de forças resultantes nulas, ele pode apresentar 
um movimento de ____________, ______________ ou _________________ simultaneamente.”
A) equilíbrio; rotação; ação;
B) translação; rotação; ambos;
C) aplicação; rotação; ação.
5) A primeira lei de Newton está ligada diretamente a estática, então responda: 
 
“A primeira Lei de Newton afirma que, se a soma de todas as forças atuando sobre o corpo é 
zero, o mesmo ...”
A) será desacelerado;
B) terá um movimento uniformemente variado;
C) encontra-se em repouso ou em velocidade constante.