Conceito de Força
É muito comum no nosso dia-a-dia relacionarmos diversos eventos ao uso da força, por exemplo é muito comum dissermos que o Gamito é mais forte que o José, pelo facto do Gamito carregar pesos relativamente pesado em relação ao José.
Também é muito comum dissermos que o homem é mais forte que a mulher, e caso os dois lutassem o homem levaria a melhor sobre a mulher, pois o homem tem mais força.
Então, esses exemplos descritos acimas, não tem haver com forças exactamente, mas sim com a energia muscular, muitas das vezes esses dois conceitos tem sido bastante confundido.
Então o que será força?
Vamos imaginar o seguinte cenário, ao abrirmos a porta no nosso quarto, estamos mudando o seu estado, pois antes estava em repouso, mais depois ela entra em movimento.
Outro caso, quando estamos jogando futebol, e a bola é chutada em nossa direcção, e de seguida usamos os pés para pará-la, mais uma vez estamos mudando o seu estado, inicialmente estava em movimento e depois ela fica em repouso.
Então, isso é o que a força faz, altera o estado de movimento ou de repouso de um corpo. Então podemos definir a força como sendo:
Força é toda causa capaz de modificar o estado de repouso, de movimento ou de direcção de um corpo, bem como de o deformar.
Medição de Forças
Olha que a força não é invisível, não tem cheiro e nem cor, simplesmente sentimos os seus efeitos, então para medir essa grandeza usamos um instrumento chamado de Dinamómetro, e a sua unidade de medida no Sistema Internacional (SI) é o Newton (N), em homenagem ao físico Inglês Sir. Isaac Newton, o pai da Mecânica.
Efeitos de uma Força
A força caracteriza-se pelo seu efeito sobre o corpo, que pode ser de dois tipos:
- Efeitos Dinâmicos – quando ocorrer alteração de estado de movimento, de repouso ou alteração da trajectória de um corpo.
Exemplo: Quando chutamos uma bola; Empurramos uma carinha de mão etc.
- Efeitos Estáticos – Quando apenas ocorre a deformações no corpo.
Exemplo: Quando comprimimos uma mola; esticamos um elástico; comprimimos uma bola etc.
Características de uma Força
A força é uma grandeza vectorial, com módulo, direcção e sentido e a sua unidade de medida.
O módulo ou a intensidade, serve para quantificar a força em valores numéricos seguido da sua unidade de medida, por exemplo, 50 N, significa que o 50 é a intensidade da força e N representa a sua unidade de medida.
Contudo, não basta apenas saber a sua intensidade, mas sim o seu sentido e direcção também, pois uma força pode ter a uma orientação, vertical, horizontal ou mesmo oblíqua, assim como pode se deslocar da esquerda para direita, ou de cima para baixo.
Tipos de Forças
A natureza, é tudo aquilo que nos rodeia, e inúmeros corpos podemos encontrar na natureza, e a força sendo o resultado da interacção entre os corpos, podemos encontrar as seguintes forças:
Força gravítica: também denominada de força peso, é força que a terra exerce sobre qualquer corpo colocado próximo da sua superfície. Em termos característicos, ela tem uma direcção vertical e sentido de cima para baixo.
Força de tracção: é força de contacto aplicada por meio de uma corda, ou até mesmo por uma barra sobre um corpo, a força de tracção tem a direcção da corda e o sentido de puxar.
Força da Reacção Normal: A força de reacção normal, também chamado de Normal N, é a força de reacção que uma superfície exerce sobre um corpo nele apoiado.
Por exemplo, quando colocamos um livro por cima da mesa, o livro recebe da mesa uma força de reacção que impede a penetração no livro devido a força de gravidade.
Em termos característicos a força normal tem uma direcção perpendicular as superfícies de contacto e o sentido a empurrar, de ressaltar que a reacção normal tem o sentido oposto ao peso, onde P – N = 0 → P = N.
Força de atrito: A força de atrito é toda aquela força que se opõe ao movimento, ou seja, tem a direcção contrária ao sentido do movimento.
Uma forma de ilustrar o exemplo de uma força de atrito, é quando lançamos um objecto horizontalmente num plano, verificamos que com o passar do tempo o objecto começa perdendo a sua velocidade, isso devido a resistência do plano, essa resistência denomina-se de força de atrito, de referir que cada plano tem um determinado coeficiente de atrito (µ), ou seja, o coeficiente é diferente em cada meio, matematicamente o coeficiente de é expressa por:
Fat = µN
Força elástica – Lei de Hooke: essa força está relacionada com a elasticidade de mola quando sobre a sua extremidade é colocada uma força, podendo então a mola alongar a sua elasticidade em função da força aplicada.
Observe o seguinte caso, uma mola suspensa, sem nenhum peso na sua extremidade, não sofrerá nenhuma elasticidade, mas se aplicarmos um peso de 10 N na extremidade da mola, a mola vai alongar-se, e se duplicarmos o peso, isso é 20 N, a elongação vai duplicar, e se triplicarmos também vai triplicar, de notar que cada mola tem sua própria constante de elasticidade (K), matematicamente fica: Fel = K•∆x
Força eléctrica: é a força de interacção entre as cargas eléctricas, que é descrito pela Lei de Coulomb, essa força pode ser de atracção se as cargas tiverem sinais contrários, e repulsão se as cargas tiverem o mesmo sinal.
Força magnética: é uma força similar a força eléctrica, ela é desenvolvida entre as extremidades de dois ímanes, podem ser atracção se os polos forem diferentes e repulsão se forem do mesmo polo.
Força nuclear: é a força que ocorre a nível dos nucleões (protões e neutrões), actualmente existem as armas nucleares sendo uma aplicação das forças nucleares.
