PROJETO CIÊNCIA NA BAGAGEM
Roteiro para estudo de vídeo
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FINEP
Data: _____/_____/_____
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Roteiro elaborado por Luiz André Mützenberg para o filme vt_cb_20.mpg e vt_cb_21.mpg - Projeto Ciência na Bagagem - http://gaia.liberato.com.br/ciencianabagagem
TIPOS DE EQUILÍBRIO
Objetivo: classificar os tipos de equilíbrio que ocorrem com os cilindros.
Os equilíbrios que ocorrem na natureza podem ser
classificados em quatro tipos: estável; instável; indiferente
e metaestável.
Equilíbrio estável
Um corpo está em estado de equilíbrio estável quando um pequeno afastamento da sua posição implica um
aumento da sua energia potencial. Neste caso o corpo tende a voltar para a sua posição inicial assim que a força que
provocou o afastamento da posição de equilíbrio cessar.
Se o sistema apresentado na Fig. 1 for deslocado da
posição em que se encontra, o cilindro indicado pela seta
será deslocado para posição mais elevadas, aumentando a
energia potencial do sistema, mas todo e qualquer sistema
tende a permanecer no estado de menor energia potencial,
por isto o sistema mostrado na Fig. 1 tende a permanecer
na posição em que se encontra.
Fig. 3 - Cilindro em estado de equilíbrio indiferente.
O sistema apresentado na Fig. 3 está em estado de equilíbrio indiferente, pois o movimento da casca cilíndrica não implica variações de altura do centro de massa do sistema, logo a
energia potencial do sistema será a mesma em qualquer posição, e ele permanece em equilíbrio em todas as posições.
3. Cite e descreva outra situação de um sistema que se encontra
em estado de equilíbrio indiferente.
Equilíbrio metaestável
No estado de equilíbrio metaestável o corpo precisa adquirir uma pequena quantidade de energia potencial para sair
do equilíbrio. Se a força que desloca o sistema da posição de
equilíbrio realiza trabalho suficiente para superar esta energia
potencial o sistema se afastará definitivamente da posição de
equilíbrio metaestável.
Fig. 1 - Cilindro em estado de equilíbrio estável
1. Cite e descreva outros sistemas em situação de equilíbrio estável.
Equilíbrio instável
Um corpo está em estado de equilíbrio instável quando um pequeno afastamento da posição de equilíbrio implica uma redução da energia potencial. Como os sistemas
tendem naturalmente aos estados de menor energia potencial, estes sistemas tendem a se afastar completamente da
posição inicial.
Fig. 2 - Cilindro em estado de equilíbrio instável.
O sistema apresentado na Fig. 2 está em estado de
equilíbrio instável, pois o cilindro indicado pela seta se
encontre em sua altura máxima, qualquer deslocamento do
sistema da posição, apresentada na Fig. 2, implica uma
redução da energia potencial do sistema e ele irá se afastar
completamente da posição apresentada.
2. Cite e descreva outra situação de um sistema que se
encontra em estado de equilíbrio instável.
Equilíbrio indiferente
O equilíbrio indiferente se caracteriza por não haver
variações de energia potencial quando o sistema se move,
isto significa que um sistema está em situação de equilíbrio
indiferente quando seu centro de massa mantém sempre a
mesma altura em relação a uma superfície equipotencial.
Fig. 4 - Cilindro em estado de equilíbrio metaestável.
O sistema mostrado na Fig. 4 está em equilíbrio metaestável. Por causa da inclinação do plano ele se deslocaria para a
direita, por causa do peso do cilindro indicado pela seta o sistema se deslocaria para a esquerda. Considerando as duas forças ele está relativamente bem equilibrado, mas se uma força
deslocar o sistema além de um determinado limite ele se afastará definitivamente da posição de equilíbrio.
4. Cite e descreva outra situação de um sistema que se encontra
em estado de equilíbrio metaestável.
Observe os gráficos da Fig. 5 para compreender um pouco
melhor os tipos e equilíbrio.
a)
Ep
b)
Ep
x
e)
Ep
x
d)
Ep
x
Fig. 2 – Energia potencial em função da posição para os estados de
equilíbrio: a) estável; b) instável; c) indiferente e d) metaestável.
Conclusão: ___________________________________________________________________________________________