Força peso, normal e atrito

Escola Maria Imaculada - Medianeira Prof.ª Elisabete Nunes da Silva

FORÇAS PESO, NORMAL E DE ATRITO

FORÇA PESO Quando falamos em movimento vertical, introduzimos um conceito de aceleração da gravidade, que sempre atua no sentido a aproximar os corpos em relação à superfície.

Relacionando com a 2ª Lei de Newton (FR = m.a), se um corpo de massa m, sofre a aceleração da gravidade (g), quando aplicada a ele o principio fundamental da dinâmica poderemos dizer que:

P = m.g P = peso (N) m = massa (kg) g = aceleração da gravidade (m/s2) baixo.

A esta força, chamamos Força Peso, uma grandeza vetorial com direção vertical e sentido para

Ao se abandonar um corpo nas proximidades do solo o mesmo cai sofrendo uma variação em sua velocidade, o corpo em questão fica sujeito a uma força atrativa, pois a Terra interage com o mesmo. Como a velocidade do corpo sofre variações surge o que chamamos de aceleração da gravidade que representamos pelo vetor (g); vale salientar que (g) é orientado de modo igual ao peso.

O peso de um corpo é a força com que a Terra o atrai, podendo ser variável, quando a gravidade variar, ou seja, quando não estamos nas proximidades da Terra.

A massa (m) de um corpo, por sua vez, é constante, ou seja, não varia.

Existe uma unidade muito utilizada pela indústria, principalmente quando tratamos de força peso, que é o quilograma-força, que por definição é: 1 kgf é o peso de um corpo de massa 1 kg submetido a aceleração da gravidade de 9,8 m/s².

A sua relação com o newton é:

1 kgf ≈10 N Saiba mais...

Quando falamos no peso de algum corpo, normalmente, lembramos do "peso" medido na balança. Mas este é um termo fisicamente errado, pois o que estamos medindo na realidade é a nossa massa (kg).

FORÇA NORMAL (N).

Além do peso, existe outra força que normalmente atua na direção vertical, chamada Força Normal

Esta é exercida pela superfície sobre o corpo, podendo ser interpretada como a sua resistência em sofrer deformação devido ao peso do corpo. Esta força sempre atua no sentido perpendicular à superfície, na direção vertical e seu sentido é para cima.

Analisando um corpo que se encontra sob uma superfície, verificamos a atuação das duas forças.

Para que este corpo esteja em equilíbrio na direção vertical, ou seja, não se movimente ou não altere sua velocidade, é necessário que os módulos da Força Normal e da Força Peso sejam iguais, assim, atuando em sentidos opostos no corpo elas se anularão. Então: N = P Exemplo

Qual o peso de um corpo de massa igual a 10 kg:

(a) Na superfície da Terra (g = 9,8 m/s²).

P = m.g = 10 kg x 9,8 m/s2 = 98 N (b) Na superfície de Marte (g = 3,724 m/s²).

P = m.g = 10 kg x 3,724 m/s2 = 37,24 N (“perca” peso vivendo em Marte, fique mais leve!)

A massa (quantidade de matéria) é sempre constante desde que você não engorde nem emagreça.

FORÇA DE ATRITO A força de atrito é uma força de importância indiscutível, pois ela está presente em praticamente todos os momentos do nosso dia-a-dia. Sem ela, seria impossível você estar agora sentado lendo esse texto, pois você já teria escorregado pela sua cadeira. O simples ato de andar também seria inviável, pois sem o atrito você não teria apoio nem para ficar de pé.

Para que exista a força de atrito, é necessário existir o contato entre duas superfícies, como por exemplo, o pneu de um automóvel e o asfalto. O pneu é aderente e o asfalto é áspero, e essa combinação gera uma força de atrito que fará o automóvel se movimentar sem derrapar pela pista.

Define-se a força de atrito como uma força de oposição à tendência do escorregamento. Tal força é gerada devido a irregularidades entre as duas superfícies que estão em contato. Observe a figura abaixo:

TIPOS DE FORÇAS Até agora, para calcularmos a força, ou aceleração de um corpo, consideramos que as superfícies por onde este se deslocava, não exercia nenhuma força contra o movimento, ou seja, quando aplicada uma força, este se deslocaria sem parar.

Mas sabemos que este é um caso idealizado. Por mais lisa que uma superfície seja, ela nunca será totalmente livre de atrito.

Sempre que aplicarmos uma força a um corpo, sobre uma superfície, este acabará parando. É isto que caracteriza a força de atrito: Se opõe ao movimento; Depende da natureza e da rugosidade da superfície (coeficiente de atrito); É proporcional à força normal de cada corpo; Transforma a energia cinética do corpo em outro tipo de energia que é liberada ao meio.

A força de atrito é calculada pela seguinte relação: Atrito Estático e Dinâmico Quando empurramos um carro, é fácil observar que até o carro entrar em movimento é necessário que se aplique uma força maior do que a força necessária quando o carro já está se movimentando.

Isto acontece, pois existem dois tipos de atrito: o estático e o dinâmico.

Atrito Estático

corpo.

É aquele que atua quando não há deslizamento dos corpos.

A força de atrito estático máxima é igual a força mínima necessária para iniciar o movimento de um

Quando um corpo não está em movimento a força de atrito deve ser maior que a força aplicada, neste caso, é usado no cálculo um coeficiente de atrito estático: .

Então:

fat = µe . N

µe : coeficiente de atrito (adimensional) N: Força normal (N), que é igual, em módulo ao valor do peso do corpo (força da gravidade) numa superfície horizontal.

Atrito Dinâmico É aquele que atua quando há deslizamento dos corpos.

Quando a força de atrito estático for ultrapassada pela força aplicada ao corpo, este entrará em movimento, e passaremos a considerar sua força de atrito dinâmico.

A força de atrito dinâmico é sempre menor que a força aplicada, no seu cálculo é utilizado o coeficiente de atrito cinético: Então:

fat = µc . N

µc : coeficiente de atrito (adimensional) N: Força normal (N), que é igual, em módulo ao valor do peso (P) do corpo numa superfície horizontal.

EXERCÍCIOS PESO 1. Qualquer lugar próximo à superfície da Terra tem aceleração gravitacional de valor muito próximo a 9,8 m/s2. Determine o valor do peso de uma pessoa cuja massa é igual a 60 kg. a) 522 N b) 588 N c) 59 N d) 60 N e) 688 N 2. Sobre uma mesa há uma bola de massa de 200 g parada. Após um determinado tempo, atua sobre a bola uma força de intensidade 5 N cuja direção é vertical para cima. Adotando g = 10 m/s2 e desprezando a resistência do ar, determine a aceleração da bola. a) 5 m/s2 b) 10 m/s2 c) 15 m/s2 d) 20 m/s2 e) 30 m/s2 3. Suponha que você esteja em um local onde a aceleração da gravidade tem valor igual a g = 9,8 m/s2.

Sendo assim, qual é o peso de um corpo, em unidade kgf, que possui massa igual a 3 kg? a) 1 kgf b) 3 kgf c) 5 kgf d) 7 kgf e) 9 kgf 4. Na Terra, a aceleração da gravidade é em média 9,8 m/s2, e na Lua 1,6 m/s2. Para um corpo de massa 5 kg, determine: A) o peso desse corpo na Terra.

B) a massa e o peso desse corpo na Lua. 5. Na Terra, num local em que a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2, um corpo pesa 98 N. Esse corpo é, então, levado para a Lua, onde a aceleração da gravidade vale 1,6 m/s2. Determine sua massa e o seu peso na Lua. 6. Em Júpiter, a aceleração da gravidade vale 26 m/s2, enquanto na Terra é de 10 m/s2. Qual seria, em Júpiter, o peso de um astronauta que na Terra corresponde a 800 N? 7. Você sabe que seu peso é uma força vertical, dirigida para baixo. Qual é o corpo que exerce esta força sobre você?

8. Um avião partiu de Macapá, situada sobre o equador, dirigindo-se para um posto de pesquisa na Antártica. Ao chegar ao seu destino: A) O peso do avião aumentou, diminuiu ou não se alterou?

B) E a massa do avião?

9. Massa é diferente de peso? Explique.

NORMAL 1. Desenhe na figura a força peso e a força normal.

Dê o módulo (intensidade), a direção e o sentido da força normal no corpo de 2 kg da figura abaixo.

Desenhe na figura a força peso e a força normal.

2. Desenhe na figura abaixo a força peso e a força normal.

3.

Determine a força normal no bloco de 2 kg, da figura abaixo, no qual é exercida uma força de módulo igual a 4 N.

4. Desenhe na figura abaixo a força peso e a força normal.

Determine a força normal no bloco de 2 kg, da figura abaixo, no qual é exercida uma força de módulo igual a 4 N.

FORÇA DE ATRITO 1. Dado, na figura abaixo, que g = 10 m/s², m = 20 kg, coeficiente de atrito estático = 0,3, coeficiente de atrito dinâmico = 0,2. Verifique se o bloco entra ou não entra em movimento nos casos:

a) F = 40 N b) F = 60 N c) F = 80 N 2. A) Entre as superfícies em contato da figura abaixo existe força de atrito. A força de atrito é dito estático ou cinético? ________________. Justifique a resposta.

B) Represente sobre o bloco a força normal, a força peso e a força de atrito sabendo que o corpo se encontra em equilíbrio (velocidade constante, FR = 0).

Dado que g = 10 m/s², m = 5 kg e F = 20 N. Determine: C) O módulo da força de atrito cinético. Desenhe na figura o vetor que representa a força de atrito cinético.

D) O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície.

3) A) Represente na figura abaixo a força normal e a força de atrito.

B) Dados: g = 10 m/s², m = 2 kg e F = 8 N. Determine o coeficiente de atrito.