Unidade 03: eu tenho a força!

Seção 04: vale o quando pesa. O conceito de força Peso



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:

Lembrete importante:

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.

  1. Aparece quando o corpo está situado num local onde existe um campo gravitacional;
  2. É aplicada sobre o corpo pelo planeta;
  3. Tem a direção vertical e aponta para o centro do planeta;
  4. A seta que representa a força Peso deve ser desenhada na vertical para baixo.
  5. 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:

Lembrete importante:

1 - Não é demasiado repetir: a força peso nada mais é que outro nome para a força gravitacional. Esse termo é empregado quando nos referimos à interação gravitacional de um corpo com estrelas, planetas e luas.

2 - Existem duas grandezas na Física com o nome massa: massa gravitacional e a massa inercial. No entanto, para um mesmo corpo, as intensidades delas são as mesmas. Isto nos permite trata-las simplesmente como massa, sem fazer distinção entre elas.

3 - Na seção 6 desta unidade, onde será estudada a primeira lei de Newton, será vista a definição do conceito de massa inercial de um corpo.



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.

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



Resumo das principais ideias desta seção

  1. Nesta aula vamos trabalhar com uma das forças fundamentais: a força gravitacional;
  2. Assim:
    A Força Gravitacional é uma força atrativa que existe entre dois corpos que têm um atributo ou propriedade chamada massa.
  3. Quanto a atração gravitacional se dá entre um corpo e um planeta, lua ou estrela damos o nome de força Peso, ou simplesmente Peso, a uma das forças do par de forças da interação gravitacional;
  4. 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).

  5. A massa e o peso de um corpo são coneitos diferentes, ou seja:
    A massa é uma propriedade do corpo. Não muda quando o corpo muda de lugar.
    O peso do corpo é uma propriedade do local em que o corpo se encontra. Ele muda sempre que o corpo muda para outro local onde a força gravitacional tem outra intensidade.
  6. A força Peso tem as seguintes características:

    1. Aparece quando o corpo está situado num local onde existe um campo gravitacional;
    2. É aplicada sobre o corpo pelo planeta;
    3. Tem a direção vertical e aponta para o centro do planeta;
    4. A seta que representa a força Peso deve ser desenhada na vertical para baixo.
    5. O módulo é calculado pela expressão   →   →  P = m . g.
  7. Para sabermos se a força Peso atua no sistema devemos fazer a seguinte 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.



Material Complementar


   
   
   
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
Dicas para resolver exercícios
         
   
      
   
   
   
    
      
   
   
Regra de sinais para as operações matemáticas