Geralmente, quando falamos em equilíbrio estamos nos referindo a um estado de estabilidade em que um sistema se encontra quando está sob a ação de duas ou mais condições opostas entre si. Particularmente na física, o equilíbrio é entendido como a estabilidade que um corpo ou sistema atinge quando a soma de todas as forças que atuam sobre ele é igual a zero. O conceito de equilíbrio também tem importância em outras áreas como a fisiologia, onde é conhecido pelo termo “homeostase”.
Em nossa vida diária encontramos exemplos perfeitos de equilíbrio. As casas, edifícios e grandes construções que encontramos nas vilas ou cidades em que vivemos podem ser mantidos graças a um equilíbrio entre todas as forças que sobre eles atuam. Quando este equilíbrio é quebrado, estas construções podem ruir, por exemplo, quando ocorre um terremoto. Até nós próprios somos grandes máquinas biológicas que possuem mecanismos que buscam o equilíbrio e nos permitem sobreviver.
Vamos imaginar qualquer corpo sujeito a diversas forças. Para que o referido corpo esteja em equilíbrio estático, devem ser atendidas as seguintes condições:
1. O momento linear \(\vec P\) do centro de massa do corpo deve ser constante. Quer dizer que:
\(\vec P = constante\)
2. O momento angular \(\vec L\) em torno do centro de massa do corpo, ou em torno de qualquer outro ponto, também deve ser constante. Ou seja, que:
\(\vec L = constante\)
Podemos ver essas condições de uma perspectiva diferente. A força \(\vec F\) que atua sobre o corpo é dada por:
\(\vec F = \frac{{d\vec P}}{{dt}}\)
Ou seja, a força é a derivada do momento linear em relação ao tempo. Porém, se o corpo estiver em equilíbrio então \(\vec P = constante\). Como a derivada de uma constante é igual a zero, podemos dizer que:
\(\vec F = 0\)
Por outro lado, temos também que o torque \(\vec \tau \) que atua sobre o corpo será:
\(\vec \tau = \frac{{d\vec L}}{{dt}}\)
O torque é a derivada do momento angular em relação ao tempo. Como no caso anterior, se o corpo estiver em equilíbrio então \(\vec L = constante\). Portanto, obtemos que:
\(\vec \tau = 0\)
Podemos então enunciar duas condições de equilíbrio equivalentes às mencionadas no início.
1) A soma vetorial de todas as forças externas que atuam no corpo deve ser igual a zero.
2) A soma vetorial de todos os torques externos que atuam no corpo, independente do ponto de onde sejam medidos, deve ser zero.
Estas últimas condições são aquelas geralmente aplicadas para considerar se um corpo está em equilíbrio. Este conceito de equilíbrio estático é fundamental para a construção de casas e edifícios. Para conseguir isso, todas as forças que irão atuar sobre a estrutura, como a gravidade e a força do ar, devem ser consideradas.
Outro tipo importante de equilíbrio na Física é o equilíbrio termodinâmico. Quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes entram em contato entre si, ocorre uma transferência de energia entre eles até que todos os corpos envolvidos tenham a mesma temperatura. O mesmo acontece entre um sistema termodinâmico e seu ambiente. Isso é conhecido como equilíbrio térmico. Podemos dizer que no geral um corpo está em equilíbrio completo quando está em equilíbrio estático e quando está em equilíbrio termodinâmico.
Na Fisiologia, a homeostase é conhecida como a capacidade dos organismos de manter um equilíbrio em suas condições internas em resposta às mudanças que ocorrem em seu ambiente. A homeostase é alcançada graças a ciclos de feedback que respondem a estímulos externos.
As células do nosso corpo só conseguem sobreviver em intervalos muito específicos e limitados de certos parâmetros, como temperatura, pH, concentração de sal, etc. A homeostase é essencial para manter esses valores. Por exemplo, em todo o nosso corpo temos termorreceptores que são capazes de detectar tanto o calor quanto o frio. Desta forma, o nosso corpo é capaz de reagir a isso para manter a temperatura corporal de aproximadamente 37 °C.
Quando um ou mais ciclos de feedback do nosso corpo falham, o estado de homeostase é quebrado e resulta em alterações fisiológicas que têm um impacto negativo na nossa saúde ou que podem causar diretamente a morte. Por exemplo, quando nossas células param de responder adequadamente à insulina, as células \(\beta \) do pâncreas tentam neutralizar essa diminuição da sensibilidade à insulina produzindo mais desse hormônio e, assim, mantendo a homeostase da concentração de glicose no sangue. Se esta resistência à insulina for mantida, as células \(\beta \) do pâncreas eventualmente atrofiam e são incapazes de produzir mais insulina. Isto leva ao aparecimento da patologia conhecida como “Diabetes Mellitus tipo 2”.
Artigo de: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado em Física. Cursando Mestrado em Engenharia e Física Biomédica.
Referencia autoral (APA): Zamora Ramírez, A.. (Fevereiro 2024). Conceito de Equilíbrio. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/equilibrio/. São Paulo, Brasil.
