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Vinculações - Tipos de apoio

Nenhum corpo está só. Sempre haverá um relacionamento entre corpos no equilíbrio universal. Bom, não estamos querendo iniciar um estudo filosófico profundo, mas a verdade é que nada fica solto no espaço, pois até mesmo os objetos que flutuam ou voam se relacionam com a atmosfera e com os campos gravitacionais do planeta. Mas vamos pousar e nos ater somente aos corpos rígidos que estão em equilíbrio. Para facilitar as coisas vamos analisar um exemplo concreto: uma cadeira apoiada sobre um piso, conforme mostra a Figura 4.4.

Figure 4.4: Cadeira apoiada sobre piso
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\includegraphics{/home/marvinsc/Academico/Ueg/Mecanica/2001_1/Aulas/Figuras/cadeira.eps}}



Para simplificar nossas cogitações vamos prender nossa atenção somente sobre a cadeira, e tentar entender como esta se relaciona com o piso, ou melhor, como estabelece suas vinculações. Considerando que é uma cadeira normal de quatro pernas, ela ``toca'' o chão em quatro pontos distintos. A maneira com a qual se estabelece esse contato deve ser entendida como um tipo de vinculação. Como podemos imaginar inúmeras formas para os ``pés'' é lógico esperar que para cada tipo de ``pé'' a cadeira se relacione com o piso de maneira diferente. Portanto, se colocarmos rodinhas, molas, borracha, placas de concreto, etc. nos ``pés'' da cadeira, esta irá se relacionar com o piso de modo diferente.



Vamos então formalizar melhor os nossos conceitos: Como os ``pés'' da cadeira são na realidade apoios sobre os quais ela transmite forças ao piso, chamaremos daqui por diante de apoio, ou vínculo. Já podemos então formular o conceito de vínculo de um corpo rígido: Pode-se dizer que vínculo, ou apoio de um corpo rígido, é um ponto através do qual este corpo transmite força a outro corpo. E como já discutimos anteriormente existem vínculos e vínculos. Vamos a alguns exemplos:



Se a cadeira se apoia-se sobre rodas, seria muito fácil movimentá-la apenas empurando com as mãos. Mas se ao invés de rodas, os apoios fossem feitos de semi-esferas de borracha, já não seria tão fácil assim fazer com que a cadeira deslisasse sobre o chão, entretanto seria bastante simples levantá-la, afinal, uma cadeira não é tão pesada assim. Agora vamos imaginar uma terceira situação: Quando o piso estava sendo concretado, mergulhou-se os ``pés'' da cadeira no concreto fresco, deixando-a no local até o concreto endurecer. Agora, será impossível alguém fazer a cadeira deslizar sobre o piso ou levantá-la do chão (sem quebrar a cadeira).



O que facilmente podemos perceber que existem diferentes formas de um corpo se vincular a outro, e que são as vinculações que determinam o grau de liberdade de movimento que um corpo rígido pode ter. No exemplo da cadeira vimos três diferentes formas desta se vincular ao chão, e vimos que a possibilidade de movimentação da cadeira diminuía a medida que íamos apresentando novos cenários de vinculação. Alguém mais imaginativo poderia então pintar inúmeras outras situações de vinculação entre a cadeira e o piso, tais como pés de madeira, piso ensaboado, pés esféricos e assim a uma miríade de situações. Vamos porém nos ater aos casos de maior interesse, apresentando uma modelagem teórica para os tipos de apoio que interessam em um corpo rígido.



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marvinsc 2006-03-29