ontinuamos a trabalhar com a Mecânica de Newton. Nas aulas anteriores aprendemos o conceito de Força e os tipos de forças existentes, isto é, as forças de contato e as forças de campo. Aprendemos ainda como representa-las graficamente, desenhando as setas e, além disto, aprendemos a somar duas ou mais forças.
Na aula anterior começamos a estudar detalhadamente os tipos mais comuns entre as forças que ocorrem na Mecânica, isto é, a força Peso, a força de Atrito, a força Normal e a força de Tração.
Nesta aula, vamos estudar uma força de campo chamada força Peso.
A gravitação
As teorias físicas atuais afirmam que existem na natureza quatro interações ou Forças Fundamentais (ver aula anterior). Até a época de Newton nenhuma delas era conhecida da forma que as conhecemos hoje. Foi ele quem estabeleceu as características da primeira delas: a Gravitação.
A Gravitação é uma força atrativa que existe entre dois corpos que têm um atributo ou propriedade chamada massa gravitacional ou, de maneira mais simples, apenas massa.
Entre as interações fundamentais a Gravitação é a que possui menor intensidade. No entanto, quando a massa se torna suficientemente grande, as estruturas que vemos na natureza (planetas, sistemas solares, galáxias, etc) são determinadas por ela. No fascículo 02 teremos mais informações sobre a gravitação.
A força Peso
Quando tratamos da interação gravitacional entre um planeta e um corpo de massa bem menor, damos para a força que atua sobre o corpo de menor massa o nome de força Peso, ou simplesmente Peso.
Repare que estamos tratando apenas de uma das forças do par de forças da interação gravitacional (veja o item anterior). A outra força do par, aquela com que o corpo atrai a Terra, não é levada em conta neste caso.
A força Peso é uma força de Campo. Assim:
a força Peso é a força de atração gravitacional com que a Terra atrai os objetos para a sua superfície.
Claro, isto se aplica também para qualquer outro planeta, estrela ou Lua. A força Peso varia de intensidade com o quadrado da distância do corpo ao centro do planeta.
Ela submete o corpo a uma aceleração chamada aceleração da gravidade, representada pela letra g. A intensidade dessa aceleração não depende da massa do corpo. Por exemplo, uma pena de galinha e um martelo colocados a uma mesma altura são submetidos a mesma aceleração g.
No fascículo 2 trataremos desse assunto com mais detalhes.
A aceleração da gravidade (g) tem sempre a direção do centro do planeta (chamada direção vertical), no sentido para baixo. Veja a seta que a representa na imagem ao lado.
Neste curso, na maioria das situações, trabalharemos com a gravidade do nosso planeta. Neste caso, considerando um objeto dentro da atmosfera terrestre, adotaremos para g o valor aproximado de:
g = 10 m / s2.
Antes de continuarmos, leia este:
A aceleração g sofre pequenas variações mesmo dentro da atmosfera. Portanto, ao adotar o valor acima estamos fazendo aproximações para facilitar os cálculos quando da resolução dos exercícios.
É evidente que, para corpos fora da atmosfera ou em outros planetas, o valor de g será diferente.
A força Peso é uma propriedade do local que o corpo ocupa
- Meu amigo! Qual o seu peso?
- 60 Kg, professor.
- Esta é a resposta que todo mundo dá, mas ela está errada. Repare que foi perguntado pelo seu peso, que é uma força, não pela sua massa (60 kg, de acordo com sua resposta).
Devemos fazer distinção entre peso e massa. A massa é uma grandeza escalar, medida em quilogramas. Ela é uma propriedade do corpo e, portanto, não varia quando ele se desloca de um local para outro. O Peso, ao contrário, é uma grandeza vetorial. Ele não é uma propriedade do corpo, mas do local onde o corpo está localizado.
Assim, um corpo possui Peso somente se no local onde ele se encontra existe um campo gravitacional.
Logo, meu amigo, o seu Peso varia de acordo com o lugar em que você se encontra. Estando na Lua ou em Marte seu peso será diferente, mas a sua massa não.
Resumindo:
A massa é uma propriedade do corpo. Não muda quando o corpo muda de lugar;
Adotaremos o valor aproximado de g = 10 m / s2 para a aceleração gravitacional dentro da atmosfera da Terra;
O peso do corpo é uma propriedade do local em que o corpo se encontra. Ele muda sempre que o corpo é transferido para outro local onde a força gravitacional tem intensidade diferente.
O cálculo da força Peso
Portanto, o peso de um corpo (P) deve ser calculado pelo produto da massa do corpo (m) pela aceleração da gravidade (g) do local onde ele se encontra.
Onde a força peso (P) é medida em Newtons(N), a massa (m) em quilogramas (kg) e a aceleração da gravidade (g) em metros por segundo ao quadrado (m/s2).
Características da força Peso
Assim, a Força Peso.
- Aparece quando o corpo está situado num local onde existe um campo gravitacional;
- É aplicada sobre o corpo pelo planeta;
- Tem a direção vertical e aponta para o centro do planeta;
- A seta que representa a força Peso deve ser desenhada na vertical para baixo.
- O módulo é calculado pela expressão → → P = m . g.
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 Peso está atuando faça a si mesmo a pergunta:
Existe um campo gravitacional no local ocupado pelo corpo?
Se a resposta for positiva então a Força Peso atua sobre os corpos do sistema.
Antes de continuarmos, leia este:
Nas duas aulas anteriores tratamos das forças mais comuns da Mecânica. Falta estudar a última delas: a força de Tração.
Antes disto, vamos abrir um parênteses para começar a estudar o método que utilizaremos para resolver os exercícios e as questões das provas.
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