A força é um conceito fundamental que permeia o mundo físico ao nosso redor. Desde o movimento dos planetas no espaço até as atividades cotidianas, a presença da força é essencial para entendermos como os objetos interagem e se comportam.
Entenda o conceito de força, explorando o seu significado, os diferentes tipos de força, suas características distintas e alguns exemplos práticos para ilustrar como estes conceitos são utilizados
O que é Força?
Força é uma ação capaz de colocar um corpo em movimento, de modificar o movimento de um corpo e de deformar um corpo. Uma força é formada pelos seguintes elementos:
Ponto de aplicação: é a parte do corpo onde a força atua diretamente.
Sentido: é a orientação que tem a força na direção (esquerda, direita, cima, baixo);
Direção: é a linha de atuação da força (horizontal, vertical, diagonal.);
Intensidade: é o valor da força aplicada.
Unidade de Medida
Os aparelhos usados para medir a intensidade da força são chamados dinamômetros. A intensidade da força pode ser medida em quilograma-força ou em newton.
Quilograma-força
O quilograma-força (kgf) mede a intensidade da força de gravidade que atua em 1 kg de massa do corpo em determiandas condições: a 45° de latitude e ao nível do mar. Na prática, 1 kgf é igual ao peso de um litro de água.
Newton
O newton (N) é a unidade de força do Sistema Internacional de Unidades. A relação entre quilograma-força e newton é: 1kgf = 9.8 N.
Sistemas de forças
Sistemas de forças é a reunião de duas ou mais forças atuando sobre um mesmo corpo. A força que produz o mesmo efeito que todas as outras juntas chama-se resultante.
a) Forças de mesma direção e mesmos sentidos:
A intensidade da resultante é igual à soma das intensidades das forças componentes.
A direção e o sentido permanecem os mesmos.
b) Forças de mesma direção e sentidos opostos:
A intensidade da resultante é igual à diferença entre as intensidades das forças componentes.
A direção é a mesma e o sentido é o da maior força componente.
c) Forças agindo em direções diferentes:
Quando duas forças agindo no mesmo ponto, forman um ângulo entre si, determina-se a resultante construindo um paralelogramo de forças e a resultante é a diagonal. As forças são representadas numa escala de 1cm/10N.
Quando são mais de duas forças, calcula-se primeiro de duas, a resultante calcula-se com a terceira, a nova resultante com a quarta, e assim por diante. A última resultante encontrada é a resultante representativa do sistema.
d) Forças paralelas em sentido diferente
Quando as forças são paralelas e em sentido diferente, a resultante é igual a diferença das forças e tem o sentido da maior soma de forças. Quando o sentido também é o mesmo, a resultante é a soma das forças.
Leis de Newton
O conceito de força está intimamente relacionado com as leis de Newton. As leis de Newton são três princípios fundamentais da física clássica que descrevem o movimento dos corpos e a interação entre forças.
Primeira Lei de Newton, também conhecida como a lei da inércia: Essa lei afirma que um objeto em repouso permanecerá em repouso e um objeto em movimento continuará a se mover em linha reta a uma velocidade constante, a menos que uma força externa atue sobre ele. Em outras palavras, um objeto não pode mudar seu estado de movimento por conta própria, mas precisa de uma força para fazê-lo.
Segunda Lei de Newton, também conhecida como a lei fundamental da dinâmica: Essa lei descreve a relação entre a força aplicada a um objeto, sua massa e a aceleração resultante. A lei estabelece que a aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força líquida aplicada a ele e inversamente proporcional à sua massa. Matematicamente, essa relação é expressa como F = ma, onde F é a força aplicada, m é a massa do objeto e a é a aceleração resultante.
Terceira Lei de Newton, conhecida como a lei da ação e reação: Essa lei afirma que, para cada ação, há uma reação de igual magnitude, mas em sentido oposto. Em outras palavras, quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto, o segundo objeto exerce uma força de mesma intensidade, mas em direção oposta, no primeiro objeto. Essas forças são chamadas de pares de ação e reação.
Estática
A estática é a parte da mecânica que estuda as forças que atuam sobre os corpos em repouso e parte da possibilidade de se efetivar a combinação (composição) de forças, da mesma maneira que se faz com as velocidades.
Exemplo:
Considere as forças P1 e P2 e a resultante destas R, todas elas agindo sobre um ponto material em repouso.
Para que o ponto material permaneça em equilíbrio é necessário que uma terceira força P3 aja sobre ele, possuindo o mesmo módulo e direção, mas sentido contrário a R. Esse é o procedimento básico da estática, que pode ser aplicado na análise de estruturas mais complexas.
Máquinas
Máquinas são aparelhos que transmitem a ação de uma força para para tornar mais fácil a realização de um trabalho. As máquinas podem ser simples (alavanca, roldana, cunha, parafuso) ou complexas, máquinas que são compostas por várias máquinas simples. Ex: máquina de costura, liquidificador, tornos, lavadoras, etc.
Alavanca:
É uma barra que pode girar em torno de um ponto de apoio. As alavancas tem os seguintes elementos: ponto de apoio, que é o ponto no qual a alavanca se apóia para realizar um trabalho; potência, que é a força que é aplicada à alavanca para movê-la; resistência, que é a força que deve ser vencida; braço de potência, que é a distõncia que vai do ponto de apoio até o ponto de aplicação de potência; e braço de resistência, que é a distância que vai do ponto de apoio até o ponto de aplicação de resistência.
Existem alavancas interfixas (alicate, tesoura), em que o ponto de apoio está entre a potência e a resistência; alavancas interpotentes, como a pinça, em que a potência está entre o ponto de apoio e a resistência; e alavancas inter-resistentes, (carrinho de mão e quebra-nozes) em que a resistência fica entre o ponto de apoio e a potência.
Roldanas ou polias:
A roldana é uma roda dotada de um sulco, por onde passa uma corda ou corrente, que a faz rodar em torno de seu eixo. Sua utilidade se resume no fato dela mudar o sentido em que se aplica a força: ao levantarmos um corpo com o auxílio de uma roldana fixa, exercendo a força para baixo, o que facilita a ação.
As roldanas móveis, por sua vez, são interligadas a uma roldana fixa e se movimentam junto com a carga, pois seus eixos não são fixos. Eles correm sobre as cordas e tem a grande vantagem de reduzir a força da ação a ser aplicada. Logo, a correta combinação de roldanas móveis nos permite levantar pesos cada vez maiores utilizando a mesma força.
