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 qualquer agente com a capacidade de modificar a quantidade de movimento ou a forma dos materiais . O que mede a força, como magnitude de um vetor, 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 de energia (que é uma medida da capacidade de uma partícula ou corpo de gerar trabalho).

Isaac Newton inventou o primeiro instrumento para medir forças, chamado dinamômetro . Como o peso é uma forma de força, ele 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 . Nesse sistema, a massa é medida em quilogramas e a aceleração em metros sobre segundos ao quadrado. Assim, a força é medida em Newtons (N), sendo um Newton igual a um quilograma por metro em segundos ao quadrado (kg.m / s ² ).
• Sistema Técnico . Este sistema mede a força em unidades técnicas de massa (utm), sem depender de outras magnitudes. É por isso que é uma unidade fundamental. A medida de força neste sistema é o quilograma-força (kgf).
• Sistema Cegesimal de Unidades . Sua medida de força é a dina (dyn).
• Sistema anglo-saxão de unidades . Sua medida de força é a força da libra (lbf).

Tipos de força

Dentre os diversos tipos de força, os principais são:

• Força gravitacional . É a força de atração entre dois corpos. Depende da distância entre os dois e suas massas.
• Força eletromagnética . Afeta corpos eletricamente carregados. Entre os corpos carregados com cargas opostas existe uma força que os atrai, enquanto entre os corpos carregados com cargas iguais existe uma força que os repele. A força eletromagnética intervém nas transformações físicas e químicas de átomos e moléculas .
• Força nuclear forte . Ele une os componentes dos núcleos atômicos: nêutrons e prótons.
• Força nuclear fraca . É responsável, entre outras coisas, pelos decaimentos beta do núcleo atômico.
• Força de atrito estático . É a resistência que um corpo oferece para ser movido, é igual (mas na direção oposta) à força mínima necessária para movê-lo.
• Força elástica . É a capacidade de certos objetos de recuperar sua forma original quando deformados. Por exemplo, 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 o corpo repousa exerce sobre ele. Sua direção é perpendicular à superfície.
• Força de impulso . Os fluidos ( líquidos ou gases ) exercem uma força de polarização no corpo que estão embutidos neles. Essa força tem uma direção vertical e uma direção para cima.

Propriedades da força

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

• Intensidade . É a quantidade de força exercida.
• Endereço . Cada força é exercida no espaço, em algum ângulo ou inclinação em relação a um sistema de referência.
• Sense . Quando dois objetos exercem forças um sobre o outro, a direção de ambas as forças pode ser a mesma, mas sua direção é oposta (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 ao mesmo tempo no mesmo corpo . A partir da interação de cada uma dessas forças (componentes), uma única força é chamada de Força Resultante. Esses sistemas podem ser de:

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

Distância e força de contato

As forças que os corpos exercem uns sobre os outros são distinguidas da seguinte forma:

• Forças de contato . Eles são todas as forças exercidas por meio do contato entre dois objetos. Por exemplo, a força de atrito.
• Forças à distância . Eles são aqueles que se exercem mesmo quando os objetos estão distantes uns dos outros. Por exemplo, a força gravitacional e a força eletromagnética.

Momento linear de força

A força mede a intensidade das interações entre duas partículas ou sistemas de partículas e é calculada como a massa de um corpo vezes sua aceleração. Momentum é o produto da massa e da velocidade. Também é chamado de momentum.

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 . Eles ocorrem quando uma força modifica a velocidade de um corpo.

Efeitos da força em diferentes tipos de corpo

Cada objeto possui características físicas que o fazem reagir de maneiras diferentes a certas forças:

• Corpos elásticos . Eles se deformam quando uma força é aplicada a eles, mas eles voltam ao seu estado inicial quando é interrompida.
• Corpos de plástico . Eles são deformados 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, direção e ponto de aplicação) do par de forças envolvidas. Por exemplo, uma bola de borracha (elástica) que atinge uma parede (sólida) é momentaneamente deformada no instante em que atinge a parede e então a força de reação da parede sobre a bola muda sua direção.

Duração da força

Dependendo da duração da aplicação de forças, são classificados em:

• Forças instantâneas . Eles agem por um breve momento e, portanto, causam movimentos uniformes.
• Forças constantes . Eles agem continuamente nos corpos, é por isso 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 sobre as 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.

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