Estudo do Equilíbrio dos Sólidos

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Estática dos sólidos – Parte 3
Física
1o bimestre – Aula 3
Ensino Médio
2a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
Estática dos sólidos.
Compreender o que é centro de gravidade de um ponto ou de um sistema de pontos materiais;
Descrever matematicamente a abcissa e a ordenada do centro de massa de um sistema de pontos materiais e discretos. 
Conteúdo
Objetivos
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Os trechos a seguir são partes de notícias fictícias que estão incompletas. Eles abordam a habilidade de um lutador do UFC em evitar quedas e as possíveis razões por trás dos tombamentos de peruas Kombi antigas. Imagine-se como autor dessas notícias e que, por algum motivo, você não teve tempo para completá-las. Seu objetivo agora é prosseguir com elas, utilizando seu conhecimento de física, principalmente a respeito do estudo do equilíbrio dos sólidos.
Situação-problema
Alexander Volkanovski
Lutador de UFC
Volkswagen Kombi 
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Para começar
Notícia 1: Habilidade defensiva de Alexander Volkanovski
O lutador de UFC, atual campeão peso-pena, Alexander Volkanovski, ganhou destaque não apenas por seu desempenho excepcional nas lutas, mas também por sua habilidade singular em evitar quedas no octógono. Além de sua técnica precisa, especialistas apontam para uma característica anatômica que o torna habilidoso em evitar várias tentativas de quedas de seus adversários…
Situação-problema
Continua...
Todo mundo escreve
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Para começar
Notícia 2: “Curvas perigosas” das peruas Kombi
Histórias antigas sobre as peruas Kombi frequentemente destacam o alto risco de acidentes quando esses veículos faziam curvas, resultando em capotamentos frequentes. Essas características podem estar relacionadas...
Situação-problema
Todo mundo escreve
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Para começar
Denominamos centro de gravidade (CG) um ponto específico em um corpo ou em um sistema de pontos materiais discretos, no qual podemos considerar que está concentrado seu peso total. O centro de gravidade de alguns objetos, como uma placa retangular, um disco, uma esfera, um cubo, um cilindro, entre outros, está localizado no centro geométrico desses corpos, desde que eles sejam homogêneos e o campo gravitacional seja considerado uniforme. 
Centro de gravidade
CG
CG
Cilindro
Cubo
Placa retangular
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Foco no conteúdo
Imagine uma disposição bidimensional de n pontos materiais, cada um com pesos , , ... em que representa o peso total (resultante 
Centro de gravidade de um sistema de pontos materiais
0
X
Y
das forças) dessa configuração. Ao associarmos a essa disposição de pontos um sistema de coordenadas ortogonais Oxy no plano, podemos obter as coordenadas do centro de gravidade.
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Foco no conteúdo
A coordenada x do centro de gravidade poderá ser calculada por: 
Centro de gravidade de um sistema de pontos materiais
A coordenada y do centro de gravidade poderá ser calculada por: 
 
YCG = 
XCG = 
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Foco no conteúdo
Em nossos estudos, consideraremos que as distâncias entre os pontos materiais são pequenas o suficiente para que o campo gravitacional a que estão submetidos possa ser tratado como uniforme. Daí vem:
XCG = 
XCG = 
Centro de gravidade de um sistema de pontos materiais
XCG = 
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Foco no conteúdo
De forma análoga, faremos :
YCG = 
YCG = 
 YCG = 
Esses resultados nos mostram que podemos considerar nessas situações, nas quais o campo gravitacional é uniforme, o centro de gravidade coincidindo com o centro de massa. 
Centro de gravidade de um sistema de pontos materiais
 YCG = 
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Foco no conteúdo
Duas partículas, de massas M1 = M e M2 = M/2, estão presas por uma haste de comprimento L = 12 cm e massa desprezível, conforme a figura. Qual a distância, em centímetros, do centro de massa do sistema em relação ao ponto O?
Exercício proposto
M1
M2
L
L
O
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Na prática
Para calcular a distância do centro de massa do sistema em relação ao ponto O, faremos:
XCG = 
XCG = 
XCG = XCG = 24mx = 16
 XCG = 16 cm 
Exercício proposto – Correção
 XCG = 16 cm 
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Na prática
Refaçam a atividade da seção “Para começar”, completando notícias fictícias sobre a habilidade do lutador do UFC Alexander Volkanovski
em evitar quedas e as possíveis razões por trás dos tombamentos de peruas Kombi antigas. Utilizem o conhecimento adquirido nesta aula e suas pesquisas para aprimorar as notícias. Esta atividade deve ser realizada em grupos de até 4 integrantes.
Aprimorando notícias com conceitos de estática
Mostre-me
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Aplicando
Notícia 1: O lutador do UFC, atual campeão peso-pena, Alexander Volkanovski, é reconhecido não apenas por seu excepcional desempenho nas lutas, mas também por sua notável habilidade em evitar quedas no octógono. Especialistas ressaltam que parte dessa habilidade está ligada a uma característica anatômica: seu centro de massa relativamente mais baixo em comparação com outros atletas da categoria. Isso contribui para sua capacidade de manter o equilíbrio e evitar várias tentativas de quedas por parte de seus oponentes.
Possível resposta para aprimorar as notícias fictícias
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Aplicando
Notícia 2: As histórias sobre as peruas Kombi frequentemente ressaltam o elevado risco de acidentes ao realizar curvas, resultando em capotamentos frequentes desses veículos. Esses incidentes podem estar associados, em parte, à posição do centro de massa desses automóveis. Provavelmente, as peruas Kombi antigas tinham seu centro de massa posicionado mais alto, o que poderia influenciar significativamente sua estabilidade durante curvas, aumentando a probabilidade de capotamentos.
Possível resposta para aprimorar as notícias fictícias 
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Aplicando
Compreendemos o que é centro de gravidade de um ponto ou de um sistema de pontos materiais;
Descrever matematicamente a abcissa e a ordenada do centro de massa de um sistema de pontos materiais e discretos. 
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O que aprendemos hoje?
LEMOV, Doug. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. Tradução de Leda Beck. Consultoria e revisão técnica de Guiomar N. de Mello e Paula Louzano. São Paulo: Da Prosa/Fundação Lemann, 2011.
VILLAS BÔAS, Newton et al. Tópicos de Física 1: Conecte Live. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2018.
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Referências
Lista de imagens e vídeos 
Slide 3 – https://commons.wikimedia.org/w/index.php?search=Volkanovski.jpg&title=Special:MediaSearch&fulltext=Pesquisar+&type=image; https://pixabay.com/pt/photos/autom%C3%B3vel-transporte-ve%C3%ADculo-velho-3330670/
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Referências
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