Parte da física, a estática visa estudar os sistemas sob ação de forças que se equilibram, ou seja, as condições de equilíbrio de objetos. A ausência de movimento é um caso especial de aceleração nula, uma situação em que, pelas Leis de Newton, todas as forças que atuam sobre um corpo se equilibram e, portanto, a soma vetorial delas é nula.
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Existem três condições de equilíbrio:
Equilíbrio estável é quando as forças do sistema tendem a retornar o corpo ao estado de equilíbrio, mesmo quando há uma perturbação.
Equilíbrio instável é quando qualquer perturbação no sistema finaliza o estado de equilíbrio. Isso por essa perturbação fazer com que alguma das forças do sistema, antes equilibradas, passe a se sobrepor às outras.
Equilíbrio indiferente é quando qualquer estado de inércia assumido pelo corpo é mantido indiferentemente.
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Equilíbrio do Ponto Material
Ponto material é todo corpo cujas dimensões não são importantes pois não interferem no resultado final do estudo em questão. Na estática, é considerado o ponto material como um corpo pequeno o suficiente para admitir que as forças que agem sobre ele se cruzem em um mesmo ponto. A somatória vetorial das forças atuantes nele, devem ser obrigatoriamente nulas para que o ponto material esteja em equilíbrio.
Um exemplo é quando se procura estudar a trajetória de um atleta da plataforma de salto até a piscina de saltos ornamentais, por exemplo. Para isso, pode-se adotar o centro de massa do atleta, ignorar o seu tamanho e desenvolver o estudo.
Equilíbrio dos Corpos Rígidos
Quando não se pode considerar todas as forças se cruzando em um mesmo ponto, ou seja, quando as dimensões do corpo em questão não podem ser ignoradas, o estudo passa a considerar movimentos de rotação, como por exemplo, na figura:
Como as forças são de mesmo módulo, a resultante seria nula. No entanto, isso seria insuficiente para alcançar equilíbrio uma vez que existe uma tendência de giro, como representado na imagem abaixo:
Essa tendência recebe o nome de momento da força, e é igual à força vezes a distância ao centro de giro. Supondo que o comprimento da barra seja x, o momento de cada força seria:
O momento total seria o dobro:
A unidade usada para o momento de uma força, é o newton/metro ou N/m.
Para o corpo permanecer estático, além das duas equações do ponto:
Além disso, a somatória dos momentos deve ser nula.
Alavancas
Utilizando-se do princípio da estática e da somatória dos momentos nulos, é possível analisar uma das primeiras máquinas inventadas pelo homem, que é a alavanca. No esquema abaixo, a barra encontra-se equilibrada. Para isso, imagine uma gangorra apoiada na distância de 8m e perceba que a força de 50N provoca uma ação de 200N na outra ponta, ampliando em quatro vezes a ação inicial. Comparando os momentos das duas forças nas extremidades em relação ao apoio, nota-se que equilibram-se pois têm o mesmo valor e seus sinais são opostos.
Para exemplificar, desta forma, 50N x 8m = 200N x 2m.
