Corpo rígido é aquele cuja forma não varia apesar de ser submetido à ação de forças externas. Ou seja, a distância entre as diferentes partículas que o compõem mantém-se invariável ao longo do tempo.
Um exemplo comum de corpo rígido seria uma esfera de metal, que não se deforma facilmente se for submetida a pressões ou impactos.
O corpo rígido é um modelo ideal que se utiliza para realizar estudos de cinemática e de mecânica. Porém, na prática, todos os corpos deformam-se, embora minimamente, sempre que são submetidos ao efeito de uma força externa. Por conseguinte, as máquinas e as estruturas reais nunca podem ser consideradas absolutamente rígidas.
Existem diversos modos de movimento de um corpo rígido. A translação consiste na deslocação do corpo, de maneira que, seja em que altura for, as partículas que o formam mantenham a mesma velocidade e aceleração.
Com a rotação, as partículas movem-se relativamente a um eixo com a mesma velocidade e aceleração angular.
Uma vez combinadas a translação e a rotação, assiste-se ao movimento geral, que é estudado a partir da translação e da rotação do centro de massa.
Os especialistas estudam o efeito das forças exercidas sobre o corpo rígido para determinar como se pode substituir um sistema de forças por outro equivalente que seja mais simples. Para tal, baseiam-se na suposição de que o efeito da força permanece inalterado, ao passo que a força se move na sua linha de ação, o que significa que as forças podem ser representadas por vectores deslizantes.
Entre os conceitos fundamentais para estes estudos, destacam-se o momento da força relativamente ao seu eixo e o momento da força relativamente a um determinado ponto, que permitem realizar numerosos cálculos.
Sobre as aplicações desse modelo
Uma aplicação comum do modelo de corpo rígido seria na análise de sistemas de alavancas e polias. Em tais sistemas, um ou mais objetos podem ser tratados como corpos rígidos, possibilitando o cálculo das relações entre força, torque e movimento com maior precisão.
Contudo, é importante ressaltar que o modelo de corpo rígido se trata somente de uma idealização e, na prática, todos os objetos físicos têm alguma flexibilidade ou deformabilidade. Por exemplo: um pedaço de madeira pode ser considerado um corpo rígido em diversas situações, contudo se ele é submetido a forças muito grandes, então começaria a deformar ou mesmo a quebrar.
Rotação e translação em relação ao corpo sólido
A translação e a rotação são movimentos fundamentais em um corpo sólido, sendo que:
- A translação se trata do movimento de um corpo de um ponto a outro;
- Enquanto a rotação caracteriza-se pelo movimento de um corpo girando em torno de um eixo fixo.
Ambos os movimentos podem suceder de forma simultânea em um corpo sólido em movimento. Esses dois são importantes para descrever o comportamento dos objetos sólidos em física.
Equilíbrio estático e dinâmico
O equilíbrio estático e o dinâmico são importantes na física e os mesmos possuem relação com os movimentos de translação e rotação do corpo sólido.
O equilíbrio estático se dá quando as forças e momentos que atuam sobre um objeto estão balanceadas, com o objeto estando em repouso, por sua vez, o equilíbrio dinâmico sucede quando as forças e momentos atuantes sobre um objeto se encontram balanceadas e o objeto se encontra em movimento constante.
Enquanto o equilíbrio estático é importante para as estruturas e objetos que devem suportar cargas, como é o caso de pontes e edifícios, o equilíbrio dinâmico é essencial em objetos em movimento, onde a estabilidade é algo de suma importância, como no caso de um voo seguro, por exemplo.
Para que um corpo sólido esteja em equilíbrio estático ou dinâmico, cabe considerar as forças que atuam sobre o mesmo, assim como a geometria e a distribuição de massa de um objeto. Isso quer dizer que a análise do equilíbrio poderia envolver cálculos complexos de forças, de momentos e de torques.
Ainda é importante mencionar que o equilíbrio estático e dinâmico se tratam de conceitos fundamentais nas áreas como engenharia, mecânica, física e arquitetura.
Equipe editorial de Conceito.de. (28 de Setembro de 2012). Atualizado em 13 de Abril de 2023. Corpo rígido - O que é, aplicações, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/corpo-rigido