Aula nº5 – 2.1. Forças. Resultante das forças
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Forças
Todos os corpos estão sujeitos a forças.
As forças estão presentes em muitas situações do dia a dia.
Sempre que dás um pontapé numa bola, aplicas sobre ela uma força.
Quando pedalas na bicicleta, aplicas uma força sobre os pedais.
Para saltar, os teus pés têm de exercer uma força sobre o solo.
Quando estás no ar, o planeta Terra exerce sobre ti uma força que te puxa novamente para o solo… e o teu corpo exerce uma força com a mesma intensidade sobre o planeta Terra!
Mas, afinal, o que é uma força?
- As forças originam ou alteram movimentos, permitindo explicar as diversas situações de movimento e de repouso que vemos no dia a dia
A caixa da figura encontra-se em repouso.
O que devemos fazer para que a caixa entre em movimento?
⇒ Se aplicarmos uma força sobre a caixa, esta pode entrar em movimento.
⇒ Se aplicarmos uma força sobre a caixa no sentido contrário ao do deslocamento, esta abranda e acaba por parar.
E para amolgar uma lata, o que devemos fazer?
Se aplicarmos uma força suficientemente intensa sobre a lata, esta acaba por se deformar sob a ação da força.
Uma força é uma ação que pode ser capaz de…
… alterar o estado de repouso de um corpo;
… alterar o estado de movimento de um corpo;
… provocar deformações, temporárias ou permanentes, num corpo.
Uma força descreve uma interação entre corpos:
⇒ um corpo exerce a força;
⇒ outro corpo sofre a ação da força.
Distinguem-se habitualmente dois tipos de forças:
- Forças de contacto – A força aplicada pelo pé sobre a bola é uma força de contacto.
As forças de contacto ocorrem quando há contacto entre o agente que exerce a força e o corpo em que esta atua.
- Forças à distância – A força exercida pela Terra durante o salto é uma força à distância.
As forças à distância ocorrem quando não há contacto entre o agente que exerce a força e o corpo em que esta atua.
Nós detetamos as forças pelos efeitos que provocam nos corpos.
Efeitos de uma força:
- Pode produzir deformação num corpo.
- Pode variar a velocidade de um corpo:
⇒ se está em repouso (v = 0), pode pô-lo em movimento (v ≠ 0);
⇒ se está em movimento (v ≠ 0), pode pô-lo em repouso (v = 0);
⇒ se está em movimento, pode alterar só o valor da velocidade, ou só a sua direção, ou simultaneamente o valor e a direção.
Caracterização de forças
- As forças são grandezas vetoriais.
As características de uma força são:
⇒ Ponto de aplicação – Ponto onde a força atua.
⇒ Direção – Direção da linha de ação da força.
⇒ Sentido – Cada direção pode ter dois sentidos.
⇒ Intensidade – Valor seguido de uma unidade.
A unidade de força no Sistema Internacional, SI, é o newton, cujo o símbolo é N.
A unidade de força foi atribuída em homenagem a Isaac Newton, um dos mais brilhantes cientistas da história da Física.
Físico britânico que deu um contributo significativo para o estudo das forças e movimentos, bem como para outros temas da Física e da Matemática.
O instrumento utilizado para medir a intensidade de uma força chama-se dinamómetro.
A intensidade de uma força pode ser medida, utilizando-se, para isso, um dinamómetro:
⇒ Dinamómetro digital.
⇒ Dinamómetro analógico.
Não deves aplicar num dinamómetro uma força de intensidade superior ao valor máximo de intensidade da força que ele pode medir.
A menor divisão da escala e o alcance são características importantes de um dinamómetro analógico.
Determinação da menor divisão da escala:
⇒ Contar o número de divisões entre as duas primeiras marcações na escala;
⇒ Dividir o valor da primeira marcação pelo número de divisões.
Exemplo:
- Menor divisão = 1,0 /10 divisões = 0,1 N
Alcance – corresponde ao maior valor que o instrumento pode medir.
- neste dinamómetro o alcance é de 10,0 N.
Resultante de um sistema de forças
Na maior parte das situações, existe mais do que uma força a atuar simultaneamente em cada corpo.
A melhor forma de estudar o comportamento de um corpo, sujeito a um conjunto de forças, é determinar a força resultante (Fr)
A força resultante é obtida somando vetorialmente todas as forças aplicadas.
Usam-se as regras do cálculo vetorial para determinarmos a força resultante.
Resultante das forças que atuam num corpo
Normalmente atuam várias forças sobre um corpo. Podemos substituir essas forças por uma só força que tem o mesmo efeito a que chamamos resultante das forças ou força resultante, Fr.
Como as forças são representadas por vetores, basta adicionar os vetores para obter a força resultante.
- FR = F1 + F2
Características da força resultante:
⇒ Tem a mesma direção e sentido de cada força aplicada.
⇒ A sua intensidade é igual à soma das intensidades das forças aplicadas.
A resultante das forças tem:
⇒ a direção das forças;
⇒ o sentido das forças;
⇒ intensidade igual à soma das intensidades das forças.
Características da força resultante:
⇒ Tem a mesma direção e sentido de cada força aplicada.
⇒ A sua intensidade é igual à soma das intensidades das forças aplicadas.
- FR = F1 – F2
No jogo da corda, ganha a equipa que conseguir puxar a corda para o seu lado.
A resultante das forças tem:
⇒ a direção das forças;
⇒ o sentido da maior força;
⇒ intensidade igual à diferença das intensidades das forças (intensidade maior – intensidade menor).
Características da força resultante:
⇒ Tem a mesma direção e sentido da força mais intensa.
⇒ A sua intensidade é igual à diferença entre as intensidades das duas forças, subtraindo-se sempre a força de menor intensidade à força de maior intensidade.
