Força Normal

Sempre que dois corpos interagem por contato surge um par de forças ação-reação, perpendicular às superfícies e obedecendo a 3ª lei de Newton. A essas forças de contato damos o nome de Forças Normais. ** lembrando que força normal e força peso não fazem ação e reação. Para entendermos melhor vejamos dois exemplos:
PLANO HORIZONTAL
No exemplo ao lado, uma caixa de peso é apoiado sobre uma superfície horizontal. No exato instante em que a mesa é submetida à ação de uma força igual ao peso da caixa, ela reage, aplicando sobre a caixa uma força perpendicular , oposta a .
Agora a caixa é submetida a duas forças: seu peso e a força normal . Como elas são opostas e de mesma intensidade, a resultante das forças sobre a caixa é zero. Alguns aspectos relacionados a essas forças devem ser esclarecidos:

PLANO INCLINADO

No exemplo anterior analisamos a situação de um corpo apoiado sobre um superfície plana onde a intensidade da força normal coincide com a intensidade do peso desse corpo.
Veremos agora um caso em que além da intensidade da força normal não coincidir com o peso, a resultante das forças sobre o corpo não é zero.

A animação ao lado mostra um corpo de massa m apoiado num plano inclinado, que forma um ângulo a com a horizontal. A força peso sempre possui uma direção que é radial, com sentido para o centro da terra.
Para facilitar nosso estudo, iremos estabelecer um sistema de coordenadas em que o eixo X coincide com a direção de movimento do bloco.

	Observe que por semelhança de triângulos, o vetor P forma com o eixo Y o mesmo ângulo a de inclinação do plano.
Sabemos do estudo de vetores, que podemos decompor o vetor peso em duas componentes, correspondendo as projeções de P sobre os eixos X e Y.
As componentes escalares Px e Py são respectivamente:
O sinal menos indica apenas que estas componentes possuem sentidos contrários aos eixos X e Y. Analisemos agora a resultante das forças que atuam respectivamente nas direções Y e X de nosso sistema de coordenadas.

	Nesse caso, a força normal que o bloco exerce sobre o plano é exatamente igual a componente do peso. Em reação, o plano inclinado exerce sobre o bloco uma força normal , oposta a .
= -
A intensidade da força normal é determinada por:
Assim, a resultante das forças na vertical é igual a:
Como Py e N são opostos, concluímos que:
Com relação ao eixo X podemos aplicar a 2ª lei de Newton e calcular a aceleração de descida do bloco.

Observe que a única força que age nessa direção é a componente do peso do bloco.
Subistituindo (I) em (II), temos

No plano inclinado a aceleração de descida do bloco é menor que a gravidade local e proporcional ao seno do ângulo de inclinação da rampa: quanto maior o ângulo de inclinação, maior a aceleração de descida.

Exercícios de Fixação de Força Peso

1) Qual o seu peso de uma pessoa de 60kg, considerando a aceleração da gravidade igual a 9,8m/s²?


Resposta
Dados
g = 9,8m/s²
m = 60kg

Conhecendo-se o valor da gravidade local, a intensidade do peso de um corpo é calculado pela expressão: P = m . g

Assim, P = 60 x 9,8 P = 588N

Força Peso

Sabemos que ao abandonarmos os corpos de uma certa altura, eles simplesmente caem em movimento retilíneo e acelerado até atingirem o solo.

Quando lançados obliquamente eles descrevem movimento curvilíneo e retardado até uma altura máxima e em seguida retornam ao solo em trajetória curvilínea, porém acelerado.

Esses fatos mostram claramente que alguma força age sobre os corpos, independente de sua condição de movimento, atraindo-os sempre para a superfície da terra.

No movimento de corpos celestes, constatamos que um astro sempre orbita em torno de outro sob a ação de uma força de atração. Nesses movimentos os corpos são constantemente acelerados (aceleração centrípeta) por uma força que é dirigida para o centro de curvatura da órbita. Como exemplo, podemos citar a rotação de um satélite artificial em torno da terra, ou da terra em torno do sol.

Quando a atração ocorre entre um corpo próximo à superfície de um astro, damos à força de atração gravitacional o nome de peso.

O peso é uma força, e como tal obedece às leis de Newton.

Com base na 2ª lei de Newton, podemos escrever:


onde
representa a força peso do corpo
a aceleração com que o corpo é atraído para a superfície do astro
m é a massa do corpo que está sendo atraído

Unidades de Peso

Sendo o peso uma força, sua unidade no Sistema Internacional (SI), é o Newton (N). Uma unidade de peso muito utilizada, principalmente em engenharia é o quilograma-força (Kgf).

Um quilograma-força é definido como sendo a força equivalente a intensidade do peso de 1 Kg numa região onde a gravidade é de 9,80665m/s2.

Assim, 1Kgf equivale a aproximadamente 9,8N.

Quando alguém expressa erroneamente a frase:

"estou pesando 70kg",

está na verdade querendo dizer 70Kgf, o que corresponde a aproximadamente 700N.

Testar sua Velocidade

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Aceleração Centrípeta

A aceleração centrípeta, como o próprio nome indica, é dirigida para o centro da trajetória. Podemos ver, na figura acima, que a aceleração centrípeta é sempre perpendicular ao vetor velocidade em cada ponto.
	a = v2/r a = aceleração centrípeta (m/s2) v = velocidade escalar (m/s) r = raio da circunferência (m)

Vetor

Vetor
O vetor é um segmento de reta orientado, com um comprimento, uma direção e um sentido (uma flecha). O comprimento do vetor mede a sua intensidade ou módulo.

Grandezas escalares e grandezas vetoriais
Há certas grandezas, como volume, massa, temperatura, tempo, energia, etc., que são definidas apenas por um número. Este número expressa a medida da grandeza numa escala, razão por que recebem o nome de grandezas escalares. Quando dizemos que a massa de um corpo é igual a 5 kg e que seu volume é de 20 litros, nada mais precisamos acrescentar.
Outras, entretanto, não ficam definidas com um número, mas necessitam alem disso, de uma direção e sentido: são as grandezas vetoriais. Exemplo de grandezas vetoriais: deslocamento de um ponto, velocidade, aceleração, força, campo magnético, etc. Não basta dizer que um móvel percorreu 100 km; é preciso indicar em que direção e sentido realizou o movimento.

Um pouco sobre a Física

Física é a ciência que trata dos componentes fundamentais do Universo, as forças que eles exercem e os resultados destas forças. O termo vem do grego φύσις (physis), que significa natureza, pois nos seus primórdios ela estudava indistintamente muitos aspectos do mundo natural. A Física difere da Química ao lidar menos com substâncias específicas e mais com a matéria em geral, embora existam áreas que se cruzem como a Físico-química (intimidade da matéria). Desta forma, os físicos estudam uma vasta gama de fenômenos físicos em diversas escalas de comprimento: das partículas subatômicas das quais toda a matéria é originada até o comportamento do universo material como um todo (Cosmologia).

Como ciência, a Física faz uso do método científico. Baseia-se na Matemática e na Lógica para a formulação de seus conceitos.

Muito sobre a filosofia que envolve a física pode ser encontrado em Filosofia, Metafísica, Ciência e método científico. Entretanto, existem filosofias peculiares da Física.

Um exemplo de filosofia física é o Determinismo Científico, que diz que tudo que existe não passa de partículas e que o movimento dessas partículas é determinado para sempre quando determina-se a posição e a velocidade da partícula no momento atual. Ou seja, conhecendo a posição de todas as coisas e a sua velocidade, poderia se conhecer todo o passado e o futuro. O determinismo stricto sensu não existe na Física Quântica, pela qual só se pode determinar probabilidades de posições e velocidades, nunca valores exatos.

Um exemplo de filosofia muito forte entre os físicos é o Reducionismo. Segundo essa linha de pensamento, é possível escrever leis básicas que descrevem o comportamento do Universo. Todo tipo de conhecimento poderia ser reduzido a essas leis básicas. Por exemplo, acredita-se que todos os fenômenos químicos possam ser deduzidos da Física Quântica, se o número de cálculos envolvidos for viável. Um dos propósitos da Física, talvez o principal, é encontrar essas leis básicas que regem o Universo. O Reducionismo coloca a Física na posição da ciência mais básica de todas, pois a partir dela seria possível se obter todas as outras. Isso quer dizer que todos os conceitos das outras ciências poderiam ser reduzidos a conceitos físicos. Entretanto, ao contrário do que pode parecer, essa visão não tenta caracterizar as outras ciências como inúteis, pois o conhecimento das leis básicas não garante que seja viável tratar sistemas complexos sem se utilizar de conceitos derivados delas. Por exemplo, muitos conceitos da Química são úteis porque não é viável nem necessário tratar os sistemas puramente com Física Quântica.