FORÇAS As forças são grandezas físicas vetoriais que podem

FORÇAS
As forças são grandezas físicas vetoriais que podem provocar nos corpos
em que atuam:
 Deformação.
 Modificação do estado de repouso ou de movimento.
 Variação da velocidade.
A unidade S. I. de força é o newton (N).
Outra unidade de força bastante usada é o quilograma-força (kg f), sendo:
1 kg f = 9,8 N
DINAMÓMETROS
Os dinamómetros são aparelhos que servem para medir forças.
FORÇAS DE CONTACTO
Neste caso, as forças são exercidas através do contacto entre os corpos.
Exemplos: força muscular, força elástica e força de atrito.
FORÇAS À DISTÂNCIA
Neste caso, as forças são exercidas entre corpos que podem estar
separados.
Exemplos: força gravítica, força elétrica e força magnética.
RESULTANTE DAS FORÇAS
Quando num corpo atuam duas ou mais forças, a soma dessas forças
designa-se por força resultante ou resultante das forças.
LEIS DE NEWTON
1ª LEI DE NEWTON OU LEI DA INÉRCIA
Aplica-se quando a resultante das forças que atua num corpo é nula, ou
seja, quando:


FR  0
Desta situação, resulta:
 Se o corpo estiver em repouso, continuará em repouso.
 Se o corpo estiver em movimento, continuará em movimento com a
mesma velocidade.
2ª LEI DE NEWTON OU LEI FUNDAMENTAL DO MOVIMENTO
Sempre que um corpo é atuado por uma força resultante, não nula,
adquire uma aceleração com a mesma direção e sentido da força
resultante e de módulo proporcional ao módulo da força resultante.


FR  m  a

FR  força resultante (N)
m  massa (kg)

a  aceleração (m/s 2 )
Aceleração Gravítica
Quando se deixa cair um corpo, este tem um movimento em queda livre,
sendo atuado somente pela força peso.


P
P - Peso
Solo
Neste caso, a força resultante é igual ao peso e, de acordo com a 2ª Lei de
Newton, o corpo adquire uma aceleração que, neste caso, corresponde à
aceleração gravítica.

g
Solo


FR  m  a
Neste caso:


P  m g
Por comparação:


 
FR  P e a  g

g - aceleração gravítica
Na Terra, ao nível do mar e à latitude de 450, a aceleração da gravidade
tem o valor:
g  9,8 m/s 2
3ª LEI DE NEWTON OU LEI DA AÇÃO - REAÇÃO
As forças atuam sempre aos pares (par ação – reação). Essas duas forças
(ação e reação) têm as seguintes características:
 Mesma linha de ação.
 Mesma direção.
 Sentidos opostos.
 Mesma intensidade.
 Aplicadas em corpos diferentes.
1º Exemplo: livro em cima da mesa

FM, L

FL, M

FM, L  força que a mesa exerce no livro

FL,M  força que o livro exerce na mesa


FM,L / FM,L  par ação - reação
2º Exemplo: jogador chuta uma bola

FB,P

FP,B

FB,P  força que a bola exerce no pé

FP,B  força que o pé exerce na bola


FP,B / FB,P  par ação - reação
FORÇA DE COLISÃO
A força de colisão de um veículo é um exemplo de aplicação da terceira Lei
de Newton.
Assim, como mostra a figura, quando um veículo colide com uma parede,
esta sofre as consequências da força efetuada pelo veículo e este sofre as
consequências da força efetuada pela parede, designada por força de
colisão.
A intensidade da força de colisão é dada pela fórmula:

m  vi
Fcolisão 
t
m – massa do veículo (kg)
vi – velocidade inicial do veículo (antes da colisão)
t – tempo de colisão.
FORÇAS DE ATRITO
As forças de atrito oferecem resistência ao movimento de um corpo em
relação a outro corpo, com o qual está em contacto.
FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO
Corresponde à força de atrito entre dois corpos em contacto, sem que
haja movimento entre eles.
Exemplo:

FA - Força de atrito estático

P - Peso

N - Reação normal

FA
O corpo que está sobre o plano inclinado não desliza, devido à força de
atrito estático.
FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO
Corresponde à força de atrito entre dois corpos em contacto, havendo
movimento entre eles.
Exemplo:

FA

v

FA - Força de atrito cinético

v - Velocidade
Como o corpo desliza sobre o plano inclinado, a força de atrito que atua
no corpo designa-se por força de atrito cinético.
A força de atrito cinético pode ser:
 De escorregamento, se nenhum dos corpos tiver rodas.
 De rolamento, se um dos corpos tiver rodas.
A força de atrito de escorregamento é maior do que a força de atrito de
rolamento.
FATORES QUE INFLUENCIAM AS FORÇAS DE ATRITO
As forças de atrito aumentam quando:
 Aumenta a rugosidade das superfícies de contacto.
 Aumenta o peso do corpo que se move.
A variação da área da superfície de contacto não influencia (não altera) a
força de atrito.
MOMENTO DE UMA FORÇA
O momento de uma força é uma grandeza vetorial que mede o efeito
rotativo de uma força.
Exemplo:

F
d

F aumenta quando:

Aumenta a intensidade da força F .

O ângulo entre a chave e a força F se aproxima
O efeito rotativo da força


de 900.
 Aumenta a distância (d) entre o corpo que roda e a força
Este efeito rotativo é calculado pela fórmula:


M  F d

Unidade SI de M

= Unidade SI de F  Unidade SI de d
= N×m
= Nm

F.
ALAVANCAS
Uma alavanca é constituída por um fulcro e dois braços de força.

Fulcro

F2
F1
Braços de força
A alavanca está em equilíbrio rotativo se o efeito rotativo da força

anular o efeito rotativo da força F2 , ou seja:

F1
M1 = M2
F1  d1  F2  d 2
EXERCÍCIO
Observa a figura:
60 cm

1,5 m

Fulcro
F2
F1

Sabendo que a força F1 tem a intensidade de 500 N, calcula a intensidade

da força F2 para que a alavanca esteja em equilíbrio.
IMPULSÃO
A impulsão é a resultante das forças de pressão sobre um corpo
mergulhado num líquido.
A impulsão tem sempre o sentido de baixo para cima e a sua intensidade
aumenta quando:
 Aumenta o volume do corpo imerso.
 Aumenta a densidade do líquido.
EXEMPLO
Quando se coloca um corpo no interior de um líquido ele é atuado por


duas forças: o peso ( P ) e a impulsão ( I ).
Podem ocorrer as seguintes situações:
 O corpo permanece no interior do líquido se a densidade do líquido
for igual à densidade do corpo, porque neste caso I = P.
 O corpo sobe e flutua se a densidade do líquido for superior à
densidade do corpo, porque neste caso I > P.
 O corpo desce e fica no fundo se a densidade do líquido for inferior à
densidade do corpo, porque neste caso I < P.
LEI DE ARQUIMEDES
Todo o corpo mergulhado num líquido está sujeito a uma força vertical
(impulsão), dirigida de baixo para cima, cuja intensidade é igual ao peso do
volume do líquido deslocado.
MEDIÇÃO DA IMPULSÃO PARA CORPOS QUE NÃO FLUTUAM
Em primeiro lugar, mede-se o peso real do corpo, de acordo com a figura
do lado esquerdo.
Depois, mede-se o peso aparente do corpo, de acordo com a figura do
lado direito.
Peso real
Peso aparente
Finalmente, determina-se a impulsão do líquido sobre o corpo, através da
fórmula:
Impulsão = Peso real – Peso aparente
Ou
I = PR – PA