Unidade 03: eu tenho a força!

Seção 07: tração nas 4, para aumentar a Tensão. O conceito de força de Tração



stamos trabalhando com a Mecânica de Newton. Nas aulas anteriores aprendemos o conceito de Força e os tipos de força existentes na natureza. Aprendemos ainda como representa-la graficamente, desenhando as setas. Logo após, estudamos os métodos para somar duas ou mais forças.

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

Nesta aula, vamos estudar a última delas, a força de Tração, que é classificada como uma força de contato.



A Força de Tração

De um modo bem superficial, podemos afirmar que as forças de Tração aparecem quando corpos longos como uma corda, um fio ou mesmo uma barra são tracionados (puxados pelas duas pontas). Isto ocorre quando eles servem de ligação entre dois ou mais corpos de um sistema.

Neste estudo vamos fazer grandes simplificações, pois estamos interessados apenas num aspecto do papel desempenhado pelos fios e cordas nos sistemas mecânicos, ou seja, o de servir como transmissores da força aplicada. Nossas cordas e fios não têm massa, pois cordas e fios com massa participam do sistema e complicam muito os cálculos.

- Este é um tipo de material, meu amigo, que você não encontrará nas lojas. Ele existe apenas na nossa imaginação, mas servirá bem ao nosso propósito. Resumindo:

As barras, fios ou cordas sem massa quando tracionadas (esticadas) servem apenas para transmitir as forças de um ponto a outro do sistema que estamos estudando.

Nessas condições, uma corda esticada possui duas forças de Tração agindo pelas pontas da corda. Elas têm o mesmo módulo, mas sentidos opostos.

Observe a animação abaixo. Nela, todas as setas desenhadas representam forças de Tração.

Como estamos interessados no retângulo vermelho damos destaque apenas para as forças que agem sobre ele. Assim, apenas as forças representadas pelas setas de cor azul serão chamadas de força de Tração.

Repare que as cordas apenas transmitem a força que puxa o retângulo para baixo, isto é, a força Peso. Temos aqui a terceira lei de Newton em ação (esta lei será estudada na próxima aula).

A força Peso puxa o retângulo vermelho para baixo. Este, por sua vez, puxa a ponta inferior da corda para baixo. A corda, pela ponta inferior, puxa o retângulo para cima, impedindo que ele caia. Ao mesmo tempo, pela ponta superior, ela puxa o teto para baixo.

Por sua vez, o teto puxa a ponta superior da corda para cima. Isto mantém o sistema em equilíbrio.

As forças de Tração têm as seguintes características:

  1. São forças de contato que aparecem em dois corpos quando um fio ou uma corda é esticado (tracionado) entre eles;
  2. Têm direção sempre ao longo do fio ou corda;
  3. Têm sempre o sentido do puxão feito pelas extremidades da corda sobre o corpo de nosso interesse;
  4. As setas que representam as forças de Tração devem ser desenhadas sempre ao longo da corda ou fio e apontando para fora do corpo.

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 as forças de Tração estão atuando faça a si mesmo a pergunta:

Existe alguma barra, fio ou corda tracionada (esticada) puxando o corpo?

Se a resposta for positiva então existem forças de Tração atuando no sistema.



Passo a passo para resolver problemas de mecânica

Após a apresentação da Força de Tração estamos prontos para formalizar um "passo a passo" que nos indique as etapas que devemos seguir para resolver os problemas de Mecânica. A aplicação desse "passo a passo", no entanto, será feita de maneira plena somente no fascículo 2.

Para resolver os problemas devemos dar os seguintes passos:

Primeiro Passo: Faça um desenho esquemático do problema. Identifique qual o corpo do sistema que será objeto do seu interesse. Em seguida isole esse corpo traçando uma linha em torno dele.

Segundo Passo: Marque os pontos de contato físico do corpo isolado com o exterior da linha desenhada. É por esses pontos que atuarão as forças de contato.

Se dentro da linha desenhada houver mais de um corpo, marque os pontos de contato físico entre eles. Nesses pontos agirão forças de contato.

Terceiro Passo: Complete o Diagrama de Corpo Livre. Identifique as forças que estão agindo sobre o corpo isolado e desenhe as suas setas. Para saber quais forças estão atuando responda as seguintes perguntas:

  1. - Existe um campo gravitacional no local?
      →   →   Se existe, desenhe a seta da força Peso;
  2. - A superfície do corpo está comprimindo a superfície de outro corpo?
      →   →  Se está, desenhe a seta da força Normal;
  3. - Existe alguma força arrastando (ou tentando arrastar) o corpo sobre a superfície de outro corpo?
      →   →   Se existe, desenhe a seta da força de Atrito;
  4. - Existe alguma corda tracionada (esticada), ou algo semelhante, puxando ou empurrado o corpo?
      →   →   Se existe, desenhe a seta da força de Tração.

Quarto Passo: Além dessas forças podem existir outras que devem também ser desenhadas. Quando alguém ou alguma coisa puxa ou empurra o corpo devemos desenhar as setas dessas forças. Elas são tradicionalmente chamadas de forças F.

Nos outros fascículos serão estudados novos tipos de força, tais como a força elástica e a força elétrica. Futuramente elas também serão incluídas nas perguntas.

Quinto Passo: Calcule a resultante da soma das forças que atuam sobre o corpo (Será estudado no fascículo 2).

Sexto Passo: Aplique a Segunda Lei de Newton (Será estudado no fascículo 2).

Sétimo Passo: O resultado disto será duas equações. Resolvendo essas equações você alcançará a solução do problema (Será estudado no fascículo 2).

Aviso importante:

1 - No problemas da Mecânica usamos as leis de Newton para determinar as forças que atuam no sistema e a aceleração que o corpo adquire. Neste fascículo preparamos o terreno. Os cálculos, no entanto, serão feitos somente quando estudarmos os conteúdos do fascículo 2.

2 - Para a avaliação do fascículo 1, basta que você saiba fazer o Diagrama de Corpo Livre, isto é, saiba isolar o corpo(s) de interesse, saiba identificar as forças que estão atuando sobre ele e a desenhar suas respectivas setas.



Na próxima aula vamos concluir o estudo dos conteúdos deste fascículo. Trataremos da terceira lei de Newton, a famosa lei da Ação e Reação.

Se houver necessidade, clique no botão azul para o resumo desta aula.



Resumo das principais ideias desta seção

  1. As forças de Tração aparecem quando corpos longos como uma corda, um fio ou uma barra são tracionados, isto é, são puxados pelas duas pontas;
  2. Nossas cordas e fios não têm massa, pois:
    barras, fios ou cordas sem massa quando tracionadas (esticadas) servem apenas para transmitir as forças de um ponto a outro do sistema que estamos estudando.
  3. Nos nossos exercícios as cordas e fios servirão apenas como transmissores das forças aplicadas nos corpos;
  4. As forças de Tração têm as seguintes características:
    1. São forças de contato que aparecem em dois corpos quando um fio ou uma corda é esticado (tracionado) entre eles;
    2. Têm direção sempre ao longo do fio ou corda;
    3. Têm sempre o sentido do puxão feito pelas extremidades da corda sobre o corpo de nosso interesse;
    4. As setas que representam as forças de Tração devem ser desenhadas sempre ao longo da corda ou fio e apontando para fora do corpo.
  5. Para saber se as forças de Tração estão atuando no sistema faça a si mesmo a seguinte pergunta:
    Existe alguma barra, fio ou corda tracionada (esticada) puxando o corpo?
  6. Se a resposta for positiva então existem forças de Tração atuando no sistema;

Passo a passo para resolver problemas de mecânica

Para resolver os problemas devemos dar os seguintes passos:

Primeiro Passo: Faça um desenho esquemático do problema. Identifique qual o corpo do sistema que será objeto do seu interesse. Em seguida isole esse corpo traçando uma linha em torno dele.

Segundo Passo: Marque os pontos de contato físico do corpo isolado com o exterior da linha desenhada. É por esses pontos que atuarão as forças de contato.

Se dentro da linha desenhada houver mais de um corpo, marque os pontos de contato físico entre eles. Nesses pontos agirão forças de contato.

Terceiro Passo: Complete o Diagrama de Corpo Livre. Identifique as forças que estão agindo sobre o corpo isolado e desenhe as suas setas. Para saber quais forças estão atuando responda as seguintes perguntas:

  1. - Existe um campo gravitacional no local?
      →   →   Se existe, desenhe a seta da força Peso;
  2. - A superfície do corpo está comprimindo a superfície de outro corpo?
      →   →  Se está, desenhe a seta da força Normal;
  3. - Existe alguma força arrastando (ou tentando arrastar) o corpo sobre a superfície de outro corpo?
      →   →   Se existe, desenhe a seta da força de Atrito;
  4. - Existe alguma corda tracionada (esticada), ou algo semelhante, puxando ou empurrado o corpo?
      →   →   Se existe, desenhe a seta da força de Tração.

Quarto Passo: Além dessas forças podem existir outras que devem também ser desenhadas. Quando alguém ou alguma coisa puxa ou empurra o corpo devemos desenhar as setas dessas forças. Elas são tradicionalmente chamadas de forças F.

Nos outros fascículos serão estudados novos tipos de força, tais como a força elástica e a força elétrica. Futuramente elas também serão incluídas nas perguntas.

Quinto Passo: Calcule a resultante da soma das forças que atuam sobre o corpo (Será estudado no fascículo 2).

Sexto Passo: Aplique a Segunda Lei de Newton (Será estudado no fascículo 2).

Sétimo Passo: O resultado disto será duas equações. Resolvendo essas equações você alcançará a solução do problema (Será estudado no fascículo 2).


Material Complementar


   
   
   
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
Dicas para resolver exercícios
         
   
      
   
   
   
    
      
   
   
Regra de sinais para as operações matemáticas