Este artigo explica o que são forças concorrentes e o que é um sistema de forças concorrentes. Você também encontrará exemplos de forças concorrentes, as diferenças com outros tipos de forças e como calcular a força resultante de um sistema de forças concorrentes.
O que são forças concorrentes?
Forças concorrentes são duas ou mais forças cujas direções se cruzam em um ponto. Para que todas as forças cujas extensões se cruzam no mesmo ponto formem um sistema de forças concorrentes .
Portanto, quando duas ou mais forças de direções diferentes são aplicadas a um sólido rígido, dizemos que temos um sistema de forças concorrentes. E todas essas forças podem ser substituídas por uma única força resultante (veremos como fazer isso a seguir).
Além disso, quando as forças concorrentes estão no mesmo plano, são chamadas de forças concorrentes e coplanares . Normalmente na física costumamos começar a estudar este tipo de forças, pois estando no mesmo plano são necessárias apenas duas componentes para definir as forças.
Exemplos de forças concorrentes
Considerando a definição de forças concorrentes, seguem abaixo dois exemplos deste tipo de forças para compreender melhor o seu significado.
Exemplo 1
No exemplo a seguir, você pode ver duas forças concorrentes, já que suas linhas de ação se cruzam em um ponto.
Portanto, não é necessário que as forças se toquem, mas basta que suas extensões se cruzem para que sejam concorrentes.
Exemplo 2
Aqui está outro exemplo de três forças concorrentes. É um corpo suspenso no teto sobre o qual são aplicadas três forças diferentes para apoiá-lo. Portanto, este é um exemplo de forças concorrentes que você pode encontrar na vida cotidiana.
Cada corda exerce uma força sobre o corpo para apoiá-lo e todas as suas direções coincidem em um ponto, portanto é um sistema de forças concorrentes.
Forças concorrentes e não concorrentes
A diferença entre forças concorrentes e não concorrentes é se as suas direções coincidem ou não no mesmo ponto. As forças concorrentes têm direções que coincidem em um determinado momento, enquanto as direções das forças não concorrentes não têm nada em comum.
No plano, as forças não concorrentes são todas essas forças paralelas, este é o único momento em que as forças não estão competindo.
Além disso, as forças concorrentes também se distinguem das forças não concorrentes pelo tipo de movimento que podem gerar. Forças concorrentes causam movimento translacional (o corpo se move em uma direção), mas forças não concorrentes podem causar movimento translacional e rotacional (o corpo gira).
Sistema de forças concorrentes
Todas as forças que atuam em um sistema de forças concorrentes podem ser substituídas por uma única força, chamada força resultante . Desta forma simplificamos o sistema de forças e podemos ver claramente para onde o corpo se moverá ao aplicar todas as forças.
Quando temos um sistema de duas forças concorrentes , devemos utilizar o método do paralelogramo (ou regra do paralelogramo) para calcular a força resultante. Este método consiste em:
- Primeiro, traçamos uma linha no final de uma força paralela à outra força.
- Repetimos o passo anterior com a outra força.
- A força resultante é a diagonal do paralelogramo que vai da origem comum das forças até o ponto de intersecção das duas retas paralelas.
Quando temos um sistema com três ou mais forças concorrentes, o método do polígono é usado para encontrar a força resultante. As etapas do método do polígono são:
- Coloque cada força após a outra, de modo que a origem de uma força coincida com o fim da outra força. A ordem em que colocamos as forças é irrelevante.
- A força resultante é a força obtida unindo o início da primeira força ao final da última força.
Na realidade, encontrar a força resultante de um sistema de forças concorrentes é como somar todas as forças.
Exercício resolvido sobre forças concorrentes
Por fim, propomos um exercício para finalizar a assimilação da noção de forças concorrentes. Você pode ver a solução do exercício clicando no menu suspenso abaixo.
- Encontre graficamente a força resultante do seguinte sistema de forças concorrentes:
Para determinar a força resultante do sistema, deve-se utilizar o método do polígono, pois se trata de um sistema de quatro forças concorrentes. Assim, aplicando este método obtemos a força que substitui todas as forças (representadas em vermelho):
