medindo forças

MEDINDO FORÇAS
TEORIA
1. Como podemos definir uma força? Quais são as forças existentes?
Para definir força, podemos dizer que: se uma determinada "influência" sobre um objeto faz a
velocidade desse objeto variar, essa influência é uma força. Podemos afirmar também que:
 Uma força é um empurrão ou um puxão;
 Uma força representa uma ação sobre um objeto;
 Uma força requer um agente;
 Uma força é um vetor;
 Uma força pode ser de contato...
 Uma força pode ser de ação a distância...
Vamos fazer uma breve descrição de algumas das principais forças existentes:

Força da gravidade: um objeto é "puxado" para o centro pela Terra, através de uma
força gravitacional, que é ação a distância. A gravidade é exercida sobre todos os
corpos, estejam eles se movendo ou parados;

Força elástica de uma mola: as molas exercem uma das forças de contato mais comuns.
Uma mola pode empurrar, quando é comprimida, ou puxar, quando é esticada. Você
deve estar régua e dobre-a ligeiramente, soltando logo em seguida. O que acontece?
Quando você a libera, ela retorna à forma original. Desta forma, a régua tem o mesmo
comportamento que uma mola de espiral elástica.

Força de tensão: quando um barbante, uma corda ou um arame puxa um objeto, ele
exerce uma força de contato. A orientação da força é a mesma do barbante e da corda.
Se pudéssemos olhar o interior de uma corda, com um poderoso microscópio,
veríamos que ela é formada por átomos que estão mantidos juntos por meio de
ligações atômicas. Essas ligações parecem minúsculas molas que mantêm os átomos
juntos.

Força normal: quando você encosta sua mão sobre uma parede e a empurra,
comprime as "molas" atômicas da parede e, em consequência disso, essas "molas"
empurram sua mão de volta.

Força de atrito: você provavelmente já percebeu que pode deslizar mais facilmente
quando está sobre uma camada de gelo do que sobre uma calçada feita de pedra.
Você também já deve ter percebido que quando coloca um livro sobre uma mesa, ele
fica parado sobre a mesma, ainda que a mesa não esteja completamente nivelada. A
força responsável por isso é a força de atrito. A força de atrito é exercida sobre uma
superfície e é sempre tangente à superfície. Em nível microscópico, o atrito surge
quando os átomos do objeto e da superfície movem-se uns em relação aos outros.
Existem dois tipos de força de atrito: a força de atrito cinético e a força de atrito
estático. A força de atrito cinético surge quando um objeto desliza ao longo de uma
MEDINDO FORÇAS
superfície. A força de atrito estático é a força que mantém um objeto "grudado" sobre
uma superfície e o impede de se mover.

Força de arraste: como vimos no item anterior, a força de atrito é um exemplo de
força resistiva, isto é, uma força que se opõe ou resiste ao movimento. Forças
resistivas também aparecem quando objetos se movem no interior de um fluido, isto é,
um gás ou um líquido. A força resistiva de um fluido é chamada de força de arraste e
tem sentido oposto ao do movimento.

Força de empuxo: durante o lançamento de um foguete, o mesmo é impulsionado
para cima, devido à queima do combustível que expele gases a uma velocidade muito
alta. Essa á uma força de contato e tem sentido contrário ao dos gases expelidos.
2. Força elástica de uma mola
Vamos analisar a força elástica numa mola. No caso a força F é diretamente proporcional a
sua deformação ∆x.
De acordo com a lei de Hooke temos F = K·∆x
(1)
onde K denomina-se constante elástica da mola que nos fornece a sua característica específica.
Na figura 2 temos uma mola helicoidal onde uma força F é aplicada e sofrerá uma
deformação ∆x.
Na figura 3 temos o gráfico correspondente.
A função é linear. Podemos então associar a cada deformação da mola a intensidade da
força correspondente, o que irá analisar e estudar experimentalmente.
MOLA DE TRAÇÃO
Figura 1
www.molasnsc.com.br/tracao.html
(acessado 30.03.2010)
Figura 2
Figura 3
MEDINDO FORÇAS
2.1 Exemplo prático
Observe a figura 3 e compare com o nosso experimento.
A força Fi , no caso do nosso experimento com as esfera colocadas no potinho, poderia ser o
peso do potinho.
Nesse exemplo, suponhamos uma mola de constante elástica K, cujo gráfico abaixo seja o
experimentalmente obtido.
F(N)
100
0
5,0
X(cm)
Determinar o valor da constante elástica da mola.
RESOLUÇÃO:
Da lei de Hooke temos: F = K·∆x
Substituindo os valores de F e de ∆x, resulta: 100 = K · 5,0. Resolvendo a equação encontramos o
valor de K.
K = 20 N/cm
OBS: Esse resultado mostra que a mola, em questão, necessita de 20 N para uma deformação
de 1,0 cm.
MEDINDO FORÇAS
REFERÊNCIAS
GERMANO,J.S.E. SF_522. Condigital, MEC