Unidade 03: eu tenho a força!

Seção 03: saindo do normal. O conceito de força de contato. A força Normal e de atrito



egundo a Mecânica de Newton os corpos materiais existentes na natureza são capazes de agir uns sobre os outros. Essa ação entre eles é chamada Força. O resultado da ação dessas Forças é a mudança da velocidade dos corpos.

Nas situações que serão estudadas neste curso, duas ou mais Forças, não importando a sua origem e o seu tipo, quando agem ao mesmo tempo sobre o mesmo corpo, se somam automaticamente. É a resultante dessa soma que determina as mudanças na velocidade desse corpo.

Nas aulas anteriores estudamos o conceito de Força e os tipos de forças existentes. Aprendemos ainda como representa-las, desenhando as setas. Por último, aprendemos a somar duas ou mais forças.

- Professor! Existem muitos tipos de forças?

- Olha! Vai parecer estranho para você, mas toda essa diversidade que vemos a nossa volta resulta da existência de quatro forças fundamentais. São elas: a força gravitacional, a eletromagnética e as duas forças nucleares.

Se desejar, clique no botão "Saiba mais" ao lado para informações adicionais.

Nosso objetivo agora é conhecer mais detalhadamente os tipos mais comuns de forças que ocorrem na mecânica: a força Peso, a força de Atrito, a força Normal e a força de Tração.

Nesta aula, vamos estudar duas forças de contato: a força de Atrito e a força Normal.



A força Normal

A força Normal é uma força de contato que aparece quando dois corpos são comprimidos um contra o outro. A Força Normal tem origem na interação eletromagnética que constrói os átomos.

Quando as superfícies são comprimidas os seus átomos sofrem uma força de repulsão de origem eletromagnética que chamamos de força Normal. É ela que impede que sua mão, por exemplo, atravesse a parede.

Clique no botão "Saiba mais" acima para mais informações sobre a força eletromagnética.

Observe a figura abaixo. O corpo de cor vermelha, devido ao seu peso, comprime a superfície do corpo de cor verde. Essa força de compressão é representada pela seta de cor laranja.

Como afirma a terceira lei de Newton, que iremos estudar logo em seguida, aparece uma força de reação aplicada sobre o corpo de cor vermelha, representada pela seta de cor azul.

A esta força representada pela seta de cor azul chamamos de força Normal. Ela tem as seguintes características:

  1. É uma força de contato;
  2. É uma força de reação que aparece quando a superfície de um corpo é comprimida contra a superfície de outro corpo;
  3. Tem direção sempre perpendicular à superfície de contato;
  4. Tem o sentido sempre oposto ao sentido da força de compressão;
  5. A seta que representa a força Normal deve ser desenhada sempre perpendicular à superfície de contato e apontando para fora dessa superfície.

Para resolver os exercícios ou as questões da prova, você deverá desenhar as setas das forças que estão agindo no corpo em questão. Para saber se a força Normal está atuando faça a si mesmo a pergunta:

A superfície do corpo que nos interessa está comprimindo a superfície de outro corpo?

Se a resposta for positiva então existe pelo menos uma força Normal atuando no sistema.

A força de Atrito

A força de Atrito é uma força de contato que aparece quando se comprime e ao mesmo tempo se aplica uma força tangencial entre duas superfícies. Em outras palavras, quando se tenta arrastar, ou se arrasta, uma superfície de um corpo contra a superfície de outro corpo.

A força de Atrito tem origem na força eletromagnética que constrói os átomos. Clique no botão "Saiba mais" acima para mais informações sobre a força eletromagnética.

Quando isto acontece, segundo a terceira lei de Newton, que iremos estudar em seguida, aparece um par de forças de ação e reação na direção paralela às superfícies de contato.

Observe a figura abaixo. Nela é mostrado um corpo de cor vermelha sobre uma superfície de cor verde. Ele tem um certo peso e, portanto, comprime a superfície. A partir de um determinado instante ele é empurrado para a direita por um agente externo (esta força não está representada na figura).

Quando o corpo de cor vermelha é arrastado para a direita ele aplica uma força no corpo de cor verde. Representada pela seta de cor laranja.

A força representada pela seta laranja tenta empurrar o corpo de cor verde na direção do movimento (para a direita). Pela terceira lei de Newton, aparece a força representada pela seta azul que tenta segurar o corpo de cor vermelha, agindo no sentido oposto ao movimento (para esquerda).

Ambas são forças de Atrito. É comum, no entanto, considerar a força representada pela seta de cor azul como força de atrito. Isto acontece por que estamos sempre interessados no objeto que se move e não na superfície. A força de Atrito tem as seguintes características:

  1. É uma força de contato;
  2. É uma força de reação que aparece quando a superfície de um corpo é arrastada e comprimida contra a superfície de outro corpo;
  3. Tem direção sempre paralela a superfície de contato;
  4. Tem o sentido sempre oposto ao sentido da força de arrasto;
  5. A seta que representa a força de Atrito deve ser desenhada sempre paralela à superfície de contato apontando para o sentido oposto ao da força de arrasto.

Para resolver os exercícios ou as questões da prova, você deverá desenhar as setas das forças que estão agindo no corpo em questão. Para saber se a força de Atrito está atuando faça a si mesmo a pergunta:

A superfície do corpo que nos interessa está sendo comprimida e arrastada (ou tentanto ser) contra a superfície de outro corpo?

Se a resposta for positiva então existe pelo menos uma força de Atrito atuando no sistema.

Exemplo da atuação das forças Normal e de Atrito

Considere os corpos A e B em movimento sobre uma superfície na direção indicada pelas setas azuis conforme mostrado na imagem a seguir.

Repare que a força Normal nos dois corpos é sempre perpendicular à superfície de contado e tem o sentido para fora dessa superfície.

Por outro lado, a força de Atrito é paralela à superfície e tem o sentido sempre oposto ao sentido do movimento do corpo.

Para mais exemplos de como desenhar e identificar essas forças clique no botão "Exercício de Fixação" ao lado.



Assim, aprendemos a conceituar a força de Atrito e a força Normal e a identificar em que condições elas atuam num sistema e, além disto, a desenhar as setas que as representam. Na próxima aula trataremos de outra força muito comum na Mecânica: a força Peso.

Se desejar, consulte o resumo desta aula clicando no botão abaixo.



Resumo das principais ideias desta seção

  1. Nesta aula estudamos duas Forças de Contato: a força de Atrito e a força Normal;
  2. A força Normal aparece
    quando dois corpos são comprimidos um contra o outro. A força Normal tem origem na interação eletromagnética que constrói os átomos.
  3. A força Normal tem as sequintes características:
    1. É uma força de contato;
    2. É uma força de reação que aparece quando a superfície de um corpo é comprimida contra a superfície de outro corpo;
    3. Tem direção sempre perpendicular à superfície de contato;
    4. Tem o sentido sempre oposto ao sentido da força de compressão;
    5. A seta que representa a Força Normal deve ser desenhada sempre perpendicular à superfície de contato e apontando para fora dessa superfície.
  4. A força de Atrito aparece
    quando se comprime e ao mesmo tempo se aplica uma força tangencial entre duas superfícies. Em outras palavras, quando se tenta arrastar, ou se arrasta, uma superfície de um corpo contra a superfície de outro corpo.
  5. A força de Atrito tem as sequintes características:
    1. É uma força de contato;
    2. É uma força de reação que aparece quando a superfície de um corpo é arrastada e comprimida contra a superfície de outro corpo;
    3. Tem direção sempre paralela a superfície de contato;
    4. Tem o sentido sempre oposto ao sentido da força de arrasto;
    5. A seta que representa a Força de Atrito deve ser desenhada sempre paralela à superfície de contato apontando para o sentido oposto ao da força de arrasto.
  6. Para saber se força Normal e a força de Atrito estão atuando no sistema faça a si mesmo as perguntas:
    A superfície do corpo que nos interessa está comprimindo a superfície de outro corpo?
    A superfície do corpo que nos interessa está sendo comprimida e arrastada (ou tentanto ser) contra a superfície de outro corpo?
  7. Se a resposta a cada uma destas perguntas for positiva então a força a que cada uma delas se refere está atuando no sistema.

Material Complementar


   
   
   
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
Dicas para resolver exercícios
         
   
      
   
   
   
    
      
   
   
Regra de sinais para as operações matemáticas