Estática

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A estática é a parte da física que estuda sistemas sob a ação de forças que se equilíbram. De acordo com a segunda lei de Newton, a aceleração destes sistemas é nula. De acordo com a primeira lei de Newton, todas as partes de um sistema em equilíbrio também estão em equilíbrio. Este fato permite determinar as forças internas de um corpo a partir do valor das forças externas.

[editar] Força

O princípio fundamental da dinâmica (segundo princípio ou segunda lei de [Newton]]) relaciona a massa e a velocidade de um corpo com uma grandeza vectorial, a força. Supondo que m é a massa de um corpo e F é o vector resultante da soma de todas as forças aplicadas ao mesmo (força resultante), então

Onde m não é necessariamente independente de t. Por exemplo, um foguete expulsa gases diminuindo a massa de combustível e portanto a sua massa total, que decresce em função do tempo. A quantidade mv denomina-se momento linear ou quantidade de movimento. Quando m é independente do tempo t (o que ocorre geralmente), a equação anterior transforma-se em:

A forma exacta de F obtém-se a partir de considerações sobre a circunstância particular do objecto. A terceira lei de Newton dá uma indicação particular sobre F: se um corpo A exerce uma força F sobre outro corpo B, então B exerce uma força (de reação) de igual direção e sentido oposto sobre A, -F (terceira lei de Newton ou princípio de ação e reação).

Exemplo de uma força é a fricção ou deslizamento em pequenas porções de gases, que é função da velocidade das particulas gasosas (desprezando-se pequenas velocidades). Por exemplo:

onde k é uma constante positiva. Se temos uma relação para F semelhante à já exposta, esta relação pode substituir F na segunda lei de Newton de modo a obter uma equação diferencial, a equação do movimento. Se o deslizamento é a única força que atua sobre o objecto, a equação do movimento é:

O que pode ser integrado para obter:

onde v₀ é a velocidade inicial (uma condição de limite na integração). Isto nos diz que a velocidade deste corpo decresce de forma exponencial até zero. Esta expressão pode ser de novo integrada para obter r.

A inexistência de forças para aplicar a segunda lei de Newton nos leva a concluir que a aceleração é nula (primeira lei de Newton ou Princípio de Inércia).

Forças importantes são a força gravitacional (a força que resulta do campo gravitacional) ou a força de Lorentz, no campo eletromagnético.