13 forças da mecânica

Principais Forças da Mecânica

Forças são as causas das Forças são as causas das modificações nos movimentos.modificações nos movimentos.

Seu conhecimento nos permite Seu conhecimento nos permite prever o movimento subsequente prever o movimento subsequente de um objeto.de um objeto.

A interação de um corpo com sua vizinhança é descrita em termos de uma FORÇA. Assim, uma força representa a ação de empurrar ou puxar em uma determinada direção.

Uma força pode causar diferentes efeitos em um corpo como, por exemplo:

a) imprimir movimento

b) cessar um movimento

c) sustentar um corpo

d) deformar outros corpos

Onde estão as forças?

Gravidade:As coisas caem porque são atraídas pela Terra. É a chamada força gravitacional. Essa força representa uma interação existente entre a Terra e os objetos que estão sobre ela.

P

- P

Sustentação:Para que as coisas não caiam é preciso segurá-las.

Na figura ao lado, por exemplo, a mesa sustenta um objeto. Em geral essa força é conhecida como força normal.

Forças são grandezas vetoriais, possuem módulo, direção e sentido. São representadas por vetores.

A unidade de medida de força no SI é o Newton [N].

Para se ter uma idéia, um Newton (1 N) é força necessária para erguer uma xícara de café (100 ml).

100 N é, aproximadamente, a força necessária para erguer dois pacotes de arroz de 5 Kg cada.

Corpos elásticos se deformam sob ação de forças de contato. Podemos medir o efeito de uma força aplicada a um corpo pela distensão que ela produz numa mola presa ao corpo.

Como medir uma força?Como medir uma força?

Os dinamômetros baseiam-se neste princípio.

FORÇA PESO (P)

É uma força de atração gravitacional.

P

- P

Determinação do peso de um corpo:

É a força com a qual um astro atrai um corpo. Depende da massa (m) do corpo, que é universal, e da aceleração da gravidade(g) do local.

P = m.g

Peso ≠ Massa

As unidades de medida são:

Massa ( m ) : quilograma ( kg ). 1 kg = 1 000 g

Gravidade (g) : m/s2 ( quase sempre )

Peso ( P ): como é uma força sua unidade no sistema internacional é o newton (N).

N = kg.m/s2

Interações de contato

• Quando dois sólidos comprimem um ao outro, a rigidez desses corpos, no sentido de impedir a interpenetração de suas moléculas, resulta na chamada FORÇA DE CONTATO.

Forças de contatoForças de contato

Forças de campoForças de campo

Força de Reação Normal de Contato Força de Reação Normal de Contato → → NN

P

N

-N

Não formam par ação e reação!!!

Par ação e reação!!!

Terra atrai o bloco (é a força

peso)

Bloco empurra o plano para

baixo.

Plano empurra o bloco para cima

(é a normal).

Plano Horizontal

***Normal = Perpendicular

F

-N

Força empurra o bloco contra a

parede.

N

Bloco empurra a parede para a

esquerda.

Parede empurra o Bloco para a

direita(normal). Par ação e reação!!!

Plano Vertical

***Normal = Perpendicular

Plano Inclinado

N

N = PYPY = P.cos αPx= P.sen α

FORÇA DA TRAÇÃO(T)

Força aplicada em um corpo por intermédio de um fio, cabo ou corda.

Polias Fixas:

ROLDANAS OU POLIAS

Polias móveis:

Força transmitida através de elástico, molas, etc.

FORÇA ELÁSTICA (Fe)

X = deformação sofrida pelo sistema;K = Constante elástica (força necessária para uma deformação de 1 cm; 1 m; etc )

Fe = K.x

Lei de Hooke

Relaciona a deformação sofrida por uma mola com a força nela aplicada e a sua natureza, expressa pela chamada constante elástica da mola.

F = k.x

Veja como uma mola deforma com a força:

x

Fk

F(N)

x(m)

FMAX

xMAX

Limite Elástico

Esta relação só vale no limite elástico!!!

FORÇA DE ATRITO ( Fat)

Força de resistência ao movimento.

• A força de atrito não existe sem a componente normal; ou seja, para que haja força de atrito, é necessário que haja uma compressão entre os corpos.

• A força de atrito tem sempre a mesma direção do deslizamento ou da tendência de deslizamento entre os corpos; é uma força de resistência ao movimento.

Meteoro entrando na atmosfera.

Nave espacial voltando para a atmosfera.

Força de Atrito CinéticoForça de Atrito Cinético• Ocorre quando houver deslizamento

entre duas superfícies. Será sempre contrário ao movimento. Também chamado atrito dinâmico.

fAT v

P

N

A força de atrito cinética é dada por fAT = μc.N

N→Força normal (neste caso tem mesmo módulo do peso).

μc→Coeficiente de atrito cinético. Depende das duas superfícies em contato.

Fy

fAT = μc.N

Lubrificantes reduzem o coeficiente de atrito.

Quando esta moça empurra o esfregão, a normal aumenta.

Carro freando

Interações de contatoFORÇA DE ATRITO ESTÁTICO

Força de Atrito EstáticoForça de Atrito Estático

• Ocorre quando não há deslizamento entre duas superfícies. Será sempre contrário à tendência de movimento.

fAT

fAT

ff AT máxAT máx = μ = μEE.N.N

fAT MÁX é a força de destaque

fAT cinético, pois o bloco começa a deslizar

Note que µE > µC

As Leis do MovimentoAs Leis do MovimentoSegunda lei de Newton (lei fundamental da dinâmica):

A força resultante que atua sobre um corpo é igual ao produto da sua massa pela aceleração com a qual ele irá se movimentar.

Exemplo:

Sejam F1, F2 e F3 as forças que atuam sobre um corpo de massa m.

A resultante FR será a soma vetorial das forças que atuam nesse corpo, logo:

FR = m a

FR = F1 + F2 + F3

Fx = m ax

Fy = m ay

Fz = m az

FR = m a

O que nos diz a segunda lei de Newton?

Todo corpo necessita da ação de uma força para iniciar um movimento (sair do repouso) ou para que seu movimento seja alterado (variação da velocidade – aceleração);

Quanto maior a massa de um objeto, maior a força necessária para alterar seu estado (tira-lo do repouso ou alterar sua velocidade);

Quanto maior a variação de velocidade (aceleração) que se deseja imprimir a um corpo, maior a força necessária para isso;

A aceleração adquirida por um objeto tem SEMPRE a mesma direção e sentido da força resultante que atua no objeto.

FR = m a

Elevadores