Força

Explicamos o que é uma força, suas unidades e como essa magnitude é classificada. Além disso, suas características gerais, propriedades e muito mais.

O que é força?

Força é todo agente com capacidade de modificar a quantidade de movimento ou a forma dos materiais. O que mede a força, como grandeza vetorial, é a intensidade das interações entre duas partículas ou sistemas de partículas.

Distingue-se dos conceitos de trabalho (que existe quando uma força atua sobre um corpo, gerando seu deslocamento) e energia (que é uma medida da capacidade de uma partícula ou corpo gerar trabalho).

Isaac Newton inventou o primeiro instrumento para medir forças, chamado dinamômetro.. Como o peso é uma forma de força, também é usado para pesar objetos.

Veja também: Leis de Newton

unidades de força

Existem diferentes maneiras de medir a força, dependendo dos vários sistemas:

• Sistema Internacional de Unidades. Neste sistema, a massa é medida em quilogramas e a aceleração em metros por segundo ao quadrado. Assim, a força é medida em Newtons (N), sendo um Newton igual a um quilograma por metro sobre segundos ao quadrado (kg.m/s²).
• Sistema Técnico. Este sistema mede a força segundo unidades técnicas de massa (utm), sem depender de outras grandezas. Por isso é uma unidade fundamental. A medida de força neste sistema é o quilograma-força (kgf).
• Sistema Cegesimal de Unidades. Sua medida de força é o dine (dyn).
• sistema anglo-saxão de unidades. Sua medida de força é libra-força (lbf).

tipos de força

Entre os vários tipos de força, os principais são:

• Força gravitacional. É a força de atração entre dois corpos. Depende da distância entre eles e suas massas.
• força eletromagnética. Afeta corpos eletricamente carregados. Entre corpos carregados com cargas opostas existe uma força que os atrai, enquanto entre corpos carregados com cargas iguais existe uma força que os repele. A força eletromagnética intervém nas transformações físicas e químicas dos átomos e moléculas.
• força nuclear forte. Ele mantém juntos os componentes dos núcleos atômicos: nêutrons e prótons.
• força nuclear fraca. É responsável, entre outras coisas, pelo decaimento beta do núcleo atômico.
• força de atrito estático. É a resistência oferecida por um corpo ao ser movido, é igual (mas no sentido contrário) à força mínima necessária para movê-lo.
• força elástica. É a capacidade de certos objetos recuperarem sua forma original quando deformados. Por exemplo, as molas. A força elástica depende de certas propriedades físicas dos objetos.
• Força de fricção. Quando um objeto se move sobre outro, a resistência que o segundo oferece ao movimento do primeiro é chamada de força de atrito.
• força normal. É a força que a superfície sobre a qual um corpo repousa exerce sobre ele. Sua direção é perpendicular à superfície.
• Força de empurrão. Os fluidos (líquidos ou gases) exercem uma força de empuxo sobre os corpos que estão submersos neles. Esta força é vertical e para cima.

propriedades de força

Por ser uma magnitude vetorial, toda força tem quatro propriedades:

• Intensidade. É a quantidade de força exercida.
• Direção. Toda força é exercida no espaço, em algum ângulo ou inclinação em relação a um referencial.
• Sentido. Quando dois objetos exercem forças um sobre o outro, a direção de ambas as forças pode ser a mesma, mas oposta na direção (por exemplo, uma força é exercida de cima para baixo enquanto a outra força é exercida de baixo para cima).
• ponto de aplicação. É a superfície ou ponto onde a força é aplicada.

sistemas de força

Existe um sistema de forças quando várias forças atuam sobre o mesmo corpo ao mesmo tempo. Da interação de cada uma dessas forças (componentes) uma única força é denominada Força Resultante. Esses sistemas podem ser:

• forças colineares. As forças são aplicadas na mesma linha, ou seja, têm o mesmo sentido, mas podem ou não ter o mesmo sentido.
• forças paralelas. As forças não são aplicadas na mesma linha, mas em linhas paralelas. Se tiverem a mesma direção, a força resultante será a soma de todas elas. Se eles tiverem a direção oposta, eles devem ser subtraídos.
• congruentes angulares. As forças têm direções diferentes, mas se cruzam em um ponto.

Força de contato e distância

As forças que os corpos exercem uns sobre os outros são distinguidas em:

• forças de contato. São todas as forças que são exercidas através do contato entre dois objetos. Por exemplo, a força de atrito.
• forças à distância. São aquelas que se exercem mesmo quando os objetos estão distanciados entre si. Por exemplo, a força gravitacional e a força eletromagnética.

momento de força linear

A força mede a intensidade das interações entre duas partículas ou sistemas de partículas e é calculado como a massa de um corpo vezes sua aceleração. O momento linear é o produto da massa pela velocidade. Também é chamado de impulso.

Efeitos estáticos e dinâmicos da força

Os efeitos de uma força podem ser:

• efeitos estáticos. Eles ocorrem quando uma força deforma os corpos.
• efeitos dinâmicos. Ocorrem quando uma força modifica a velocidade de um corpo.

Efeitos da força em diferentes tipos de corpo

Cada objeto possui características físicas que os fazem reagir de formas diferentes a determinadas forças:

• corpos elásticos. Eles se deformam quando uma força é aplicada a eles, mas voltam ao seu estado inicial quando a força não é mais aplicada.
• corpos de plástico. Eles se deformam quando uma força é aplicada a eles e não podem recuperar seu estado inicial.
• corpo sólido. Eles não são deformados ou modificados por forças aplicadas, a menos que a força seja forte o suficiente para quebrá-los.

As interações entre esses vários objetos dependem das propriedades (intensidade, direção, sentido e ponto de aplicação) do par de forças envolvidas. Por exemplo, uma bola de borracha (elástica) que atinge uma parede (sólida) é momentaneamente deformado no instante em que atinge a parede e, em seguida, a força de reação da parede na bola mudará sua direção.

Duração da força

Dependendo da duração da aplicação das forças, elas são classificadas em:

• forças instantâneas. Atuam por um breve momento e, portanto, originam movimentos uniformes.
• forças constantes. Eles agem continuamente sobre os corpos, de modo que os corpos são continuamente acelerados enquanto a força é aplicada. Um exemplo é a força da gravidade.

Exterioridade ou interioridade da força

Embora falemos principalmente das forças que um corpo exerce sobre outro (força externa), também existem forças internas nos corpos. As forças atômicas, por exemplo, são forças internas de um objeto..

Por outro lado, se considerarmos dois corpos como um sistema físico, por exemplo, as forças que um exerce sobre o outro serão internas ao sistema.

Continue com: Forças intermoleculares

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