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Que a Newton esteja com você

por em 07/07/2020 em Ciência, Notícias | Nenhum comentário

Que a Newton esteja com você

Ah, a segunda lei de Newton!!! O princípio fundamental da Dinâmica, as lei das forças!! A lei que te faz lembrar a todo momento de Star Wars. Se você já assistiu a saga irá entender como uma força está ligada a um objeto. Mas diferentemente do filme não é necessário um jedi olhando fixamente um corpo para a força estar nele. 

A segunda lei de Newton relaciona a força resultante que atua em um corpo e a aceleração por ele produzida. 

Em um corpo, quer esteja em movimento ou em repouso, há sempre uma força atuando sobre ele. Para se analisar as forças atuantes neste corpo, usamos a diagrama de forças. Com ele listamos todas as forças atuantes relacionando os sentidos, direção e intensidade.

Figura 1: Diagrama das forças (Ronaldo Cesar de Oliveira Paula)

Como demonstrado na figura acima em que uma pessoa empurra um retângulo, vemos  que existem diversas forças atuando.   Temos a força que a pessoa exerce sobre o móvel (F), a força peso do móvel (P), esta força é relacionada a massa do objeto. Temos também a força normal(N) e a  força de atrito (Fat), que é a força que a superfície faz resistindo ao movimento.

Mas o que é isso? Não conheço nada sobre forças……Calma, vamos explicar.

Vamos tomar por base o desenho apresentado. A força F é a força que a pessoa faz ao empurrar um objeto. É a força do seu braço. Equacionando esta força termos F=m.a. O m é a massa do corpo da pessoa que está empurrando o objeto, esta massa no sistema internacional de medidas é dada em kilogramas (kg) e a aceleração (m/s^2) que pessoa está tendo ao empurrar o objeto. A unidade de medida da força é Newton (N) ou [kg/(m/s^2)].

A Força peso (P) é uma força relacionada a massa (m, em kg) do objeto e a aceleração da gravidade (g em m/s^2). Na Terra o valor da aceleração da gravidade é aproximadamente 9,80 m/s^2 a nível do mar. Em cada planeta o valor de aceleração da gravidade é diferente. Mas como estamos na Terra, o objeto e corpo aqui estão relacionados a esta aceleração. Então, para obter o valor da força peso de um corpo, multiplicamos a sua massa pelo aceleração da gravidade (P=m.g). Mas perceba que o valor de 9,80 m/s^2 é apenas para o corpus a nível do mar. Quando o corpo estiver acima ou abaixo o valor será outro, ok?! 

Em resposta à força peso, temos a força normal. A Normal (N) é uma força de superfície. O que seria isso? É uma que a superfície faz em resposta à força peso do objeto. Ela tem a mesma intensidade, mesma direção, porém com sentidos opostos. Logo o valor numérico desta força terá sinal oposto ao valor da força peso. Exemplo: Se um objeto apoiado sobre a mesa tem força peso igual a 5 newton a sua normal será de – 5 newton.

Agora vamos falar sobre a Fa ou Fat que é a força de atrito. A força de atrito está relacionada à superfície que o objeto está sendo arrastado. Cada material tem um coeficiente de atrito diferente, portanto um valor de força de atrito também diferenciada. Mas o que é atrito? Atrito é a resistência que um material tem de deslizar sobre a superfície. Como a força normal, ela também tem o sentido contrário ao movimento. A sua equação é dada pela multiplicação do coeficiente de atrito do material pela normal, Fat = μ. N. Existem duas forças de atrito: a força de atrito estático (Fate) e a força de atrito dinâmico (Fatd). A força de atrito estático mede o valor da força necessária para que um objeto entre em movimento em um determinada superfície, para ela, existe o coeficiente de atrito estático. A força de atrito dinâmico é a força de atrito que a superfície faz quando o objeto está em movimento. 

Mas existem somente essas forças? Não. Existem também a força elástica e a força centrípeta.

A força elástica é a força exercida em corpos como elásticos, ou com comportamento elástico, borrachas e molas. O seu princípio de funcionamento é bem parecido com a normal. Quando você exerce uma força em um corpo elástico, ele exerce uma força de volta que pode ser equacionado por F=K.x. Sendo K a constante de deformação do corpo, cujo valor é tabelado de acordo com a natureza que o corpo é construído, sua unidade de medida é N/m. X é a variação sofrida pelo corpo medida e metros no sistema internacional de medidas.

A força centrípeta (Fcp) é uma força que age em corpos com movimentos circulares. Quando um corpo gira, ele tem uma velocidade de acordo com o giro, ou o movimento de giro, tem uma aceleração que aponta para o centro da sua rotação e como resultado ele tem uma força que também aponta para o centro de sua rotação. É devido esta força que o corpo não sai pela tangente e mantém o seu movimento rotacional. Sua equação é dada por F=m.acp, em que m é a massa (kg)do corpo e a acp é a aceleração do corpo dado em m/s^2  A figura a seguir demonstra o que foi falado acima.

Figura 2: Diagrama de forças em um movimento circulatório (respondeai)

 

Às vezes uma força pode ser indicada em um plano cartesiano (nos planos x e y), um exemplo é um corpo em um plano inclinado.

 Figura 3: Diagrama de forças no plano x e y

Quando isso acontece, usa-se o seno ou cosseno do ângulo para realizar o cálculo da força. Obtendo este  valor resultante pode-se usar a regra do paralelogramo ou de stevim, igual aos modelos usados para cálculo de vetor resultante que falamos no texto anterior sobre vetores. Se você não lembra da uma olhada no texto aqui  

 

Então é isso! Agora você já sabe como calcular as forças, só falta começar a praticar para se tornar um bom jedi.

 

REFERÊNCIA

 

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=204

https://www.todamateria.com.br/plano-inclinado/

https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-plano-inclinado-com-atrito.htm

http://www.if.usp.br/gref/mec/mec2.pdf

https://www.deviante.com.br/noticias/vetores-vetores-e-mais-vetores/

https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-newton.htm

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172002000200014

http://www.fisica.ufpb.br/~romero/pdf/05_leis_de_newton.pdf

https://www.respondeai.com.br/conteudo/fisica/leis-de-newton/forca-centripeta/70

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