Conceito na Definição ABC

Evelyn Maitê Marin | Junho de 2022
Engenheiro Industrial, Mestre em Física e EdD

No universo, todos os corpos estão em constante interação e, como consequência, existe uma infinidade de forças responsáveis ​​por de todos os fenômenos físicos e químicos que existiram: a combinação de elementos é uma interação, e nela se produzem forças intermolecular. Além disso, no nível macroscópico, há evidências de forças como resultado de interações, por exemplo, para levantar uma maleta, é necessário aplicar uma força.

Para que a Lua orbite a Terra, a Terra deve exercer uma força sobre ela, e para a Terra e outros planetas no sistema solar pode orbitar o Sol, deve haver forças que permitem isso movimento. Do exposto, dois tipos de interações podem ser geralmente distinguidos: por contato e por distância.

interações de contato

São aquelas que envolvem o contato direto entre os corpos. Alguns exemplos de forças de contato são:

Reação normal (n): é uma força que é gerada quando um corpo repousa ou toca uma superfície. Seu nome se deve ao fato de que esta força sempre atua perpendicularmente ao plano tangente de contato e é direcionada da superfície para o corpo. Exemplos dessa força ocorrem o tempo todo quando uma pessoa está em uma superfície plana. horizontal, uma vez que o solo exerce uma força vertical ascendente para sustentar o corpo e evitar que ele caia. ação de peso.

Tensão (T): este tipo de força é exercido por corpos flexíveis (podem ser dobrados) como cordas, cabos, molas ou correntes, entre outros. O termo tensão se deve ao fato de que a única maneira pela qual um elemento flexível como uma corda pode exercer força está puxando, pois se você tentar empurrar com uma corda, ela dobrará e nenhuma força será aplicada algum. A tensão é representada paralelamente ao cabo e sempre saindo do corpo sobre o qual atua.

Força de atrito (Ff): é uma força que se origina da rugosidade que todas as superfícies apresentam, o que gera uma resistência ao movimento relativo entre elas. Por mais lisa que uma superfície possa parecer a olho nu, sempre há, pelo menos em nível microscópico, irregularidades que causam uma espécie de aderência que se opõe ao deslizamento entre duas superfícies em contato, portanto, a força de atrito é representada tangente à superfície de contato e oposta ao movimento (ou à tendência do mesmo). Dois tipos de forças de atrito são distinguidos: estático e a cinética (²).

A força de atrito estático (F_fs): atua quando o corpo está em repouso, mas com tendência a se mover. A magnitude dessa força é igual à força (ou componente da força) que gera a tendência ao movimento e atinge seu valor máximo em instante em que o movimento iminente ocorre, o ponto em que a força de atrito é diretamente proporcional à reação normal do superfície. a constante de proporcionalidade é chamado de coeficiente de atrito estático (μ_s).

Por outro lado, o força de atrito cinético (F_foda-se), é exercida quando há movimento relativo entre as superfícies. Esta força é aproximadamente constante e sua magnitude é determinada pela multiplicação do coeficiente de atrito cinético (μ_k) para a reação normal.

Os coeficientes de atrito são grandezas adimensionais cujo valor depende da natureza das superfícies em contato. Seu valor está entre zero e a unidade (0 < μ < 1), e experimentalmente foi demonstrado que o coeficiente de atrito estático é maior que o cinético (μ_s > μ_k).

interações à distância

Esses tipos de interações surgem sem a necessidade de os corpos em interação estarem em contato físico entre si. Para justificar esse fenômeno, a Física desenvolveu toda uma teoria chamada "teoria de campo", sendo o campo uma representação no espaço e no tempo de uma grandeza física associada a alguma propriedade (massa, carga elétrica, materiais magnéticos). Em geral, três tipos de interações remotas podem ser distinguidos:

Força gravitacional: é uma força de atração gerado pela interação a uma distância de dois corpos com massa, e sua magnitude obedece a Lei da Gravitação Universal:

Onde:

F: magnitude da força atrativa entre as massas
G: constante gravitacional universal (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: massas de corpos
r: distância de separação entre as massas

Força elétrica: esta força ocorre entre partículas ou corpos que são eletricamente carregados, e Pode ser atraente ou repulsivo, dependendo se os sinais das cargas são diferentes ou iguais. respectivamente. Para cargas puntiformes, a magnitude da força elétrica pode ser determinada pela Lei de Coulomb:

Onde:

F: magnitude da força atrativa entre as cargas
k: constante de Coulomb (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
o que₁ e que₂: valores de cargas pontuais
r: distância de separação entre as cargas

Força magnética: é o resultado da força eletromagnética como resultado de cargas em movimento. O valor da força magnética pode ser determinado pela Lei de Lorentz:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Onde:

F⃗: força magnética
q: carga em movimento
v⃗: Rapidez de movimentação de carga
B ⃗: campo magnético

Determinação de forças

Na mecânica clássica, as Leis de Newton oferecem uma explicação das interações entre os corpos e a determinação das forças que são geradas como resultado dessas interações. Em particular, a Segunda Lei de Newton expressa que a aceleração experimentada por um corpo (a) é diretamente proporcional à sua massa (m) e inversamente proporcional à força aplicada (F):

F = m • a

É importante notar que as forças são grandezas vetoriais, então elas têm magnitude, direção e sentidos. A grandeza é determinada pela expressão acima, e a direção e a direção serão as mesmas da aceleração. As unidades de força no sistema internacional são equivalentes a kg m/s2, ou seja, Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2