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Resumo: Força Normal, Força Elástica e Dinâmica do Movimento Circular Uniforme

Olá, parceiros do Desconversa!

Tudo bem? No post de hoje, abordaremos os principais aspectos sobre a Força Normal, a Força Elástica e a dinâmica do Movimento Circular Uniforme. O conteúdo é retirado do site UOL vestibular.

Boa leitura!

Forças de contato e forças de campo

As forças de contato, como o próprio nome define, são aquelas em que ocorre um contato direto entre as superfícies dos corpos que estão interagindo (por exemplo, força normal, força de atrito), ou entre o elemento que aplica a força (fio, barra rígida etc.) e o corpo que a recebe.

As forças de campo atuam sem um contato direto como resultado da existência de um campo – uma região do espaço onde efeitos físicos específicos se fazem sentir (por exemplo, força magnética, força gravitacional etc.).

Força normal

Um exemplo de força de contato é a força normal, veja a figura abaixo:

A força normal é a reação perpendicular (em geometria, sinônimo de normal) do plano de apoio sobre a superfície inferior do corpo. Embora costume ser representada por uma seta única, na verdade ela se distribui por toda a superfície de contato.

No exemplo acima, como não há movimento do corpo, conclui-se que a força peso é igual à força normal, que resulta da ação do apoio sobre o corpo.

Força elástica

Quando um corpo elástico (por exemplo, uma mola) sofre uma deformação (x) sob a ação de uma força

existe uma relação entre a força e a deformação que obedece à fórmula:

onde k é a constante elástica do corpo elástico, medida em

no sistema internacional de medidas.

A constante é uma característica do corpo, dependendo do material, dimensões etc.

Obs.: a deformação (x) é medida a partir do ponto de repouso da mola.

Dinâmica do movimento circular uniforme

A primeira lei de Newton diz que um corpo em estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme somente abandona essa condição se houver uma força externa que atue sobre ele. No movimento circular uniforme essa força externa deve existir para que o corpo mantenha tal movimento. A essa força dá-se o nome de força centrípeta. Veja o esquema:

Exemplos de força normal no movimento circular uniforme

a. No caso de um declive. Veja a figura:

Qual será a força normal no ponto B?

São dados: a velocidade no ponto B, o raio de curvatura r, a aceleração da gravidade

e a massa do corpo AmA.

A aceleração e a força centrípeta serão:

A força peso:

A força normal no ponto B será:
b. No caso de um aclive. Veja a figura:

Qual será a força normal no ponto C?
Dados: a velocidade no ponto C, o raio de curvatura r, a aceleração da gravidade g ? e a massa do corpo A (mA).
A aceleração e a força centrípeta serão:
A força peso:
A normal no ponto C será:

Obs.: conforme o caso, pode-se constatar diminuição ou aumento da força normal em relação a força peso.
Então, parceiros, por essa semana é só! Gostou? Deixe seu comentário! Adoraríamos saber o que vocês estão achando!
Até mais!

Variação da Força de Atrito

E aí, pessoal?  Tudo certo?

Depois do post sobre Força de Atrito, surgiram alguns pedidos para explicar melhor sobre variação de atrito e atrito estático máximo… Então, vamos ao trabalho!
Relembrando:
fe – Atrito estático.
fc – Atrito cinético.

Quando começamos a aplicar força em um objeto, a força de atrito imediatamente se manifesta, de acordo com a figura abaixo.

Considerando que a força aplicada começa do 0 e vai aumentando aos poucos, podemos estudar o comportamento da força de atrito com relação ao tempo. A variação do atrito pode ser dividida em três momentos:
1 – Variação do atrito estático.
A força de atrito estático (fe) é sempre igual à força aplicada (F). Logo, fe aumenta de acordo com o aumento de F até o limite (fe máximo).
2 – Atrito estático máximo.
Todo conjunto de objetos tem uma força de atrito estático máximo, que chamaremos de fem, e é calculado pela fórmula vista no post anterior. Quando F se iguala à fem, dizemos que o objeto está em iminência de movimento, ou seja, está prestes a se movimentar. Para que o objeto se mova, basta que F aumente.
3 – Atrito cinético.
Caso F aumente e ultrapasse a fem, o objeto entra em movimento e o atrito passa a ser cinético. A força de atrito cinético (fc) é constante, isto é, se F aumenta, fc não se modifica.

Para ilustrar melhor a variação da força de atrito, utilizamos o gráfico abaixo.

Tudo certo, pessoal?

Na próxima, postarei alguns exercícios resolvidos para tirarmos as dúvidas sobre atrito. Podem dar sugestões, sugerir posts e expor dúvidas!

Abraços!

Força de atrito

Olá, galera!

Sim, você já deve ter visto forças de atrito várias e várias vezes, mas temos que dar uma repassada nesse assunto! Muitos alunos têm dificuldade, por exemplo, de fazer os desenhos que representam as situações, indispensável para resolver os problemas. Mas, nada de pânico! Vamos dar algumas dicas para nenhum atrito causar problemas na hora das provas.

Em primeiro lugar, devemos fazer o diagrama seguindo os seguintes passos:

1) O atrito sempre será perpendicular à força normal (lembram dela?), isto é, será sempre paralelo ao plano de deslizamento do objeto.

2) O atrito terá sentido oposto à força resultante () no objeto.

Vamos ver um exemplo simples:

Tendo feito o esquema, fica mais fácil de montar as equações. Mas antes disso, precisamos lembrar dos dois tipos de atrito que existem: estático e cinético. A diferença entre eles é muito simples:

Atrito estático – É o atrito existente enquanto o objeto está parado. Ele vai crescendo enquanto a força  no objeto cresce. Essas duas forças se anulam e o objeto permanece em repouso.

Atrito cinético – É o atrito existente quando o objeto está em movimento. Mas cuidado, o atrito cinético é CONSTANTE, isto é, não muda ao longo do tempo.

E agora, vamos às tão queridas fórmulas!

Fate = µe.N

Fatc = µc.N

µe - Coeficiente de atrito estático.   µc – Coeficiente de atrito cinético.

Viram como é simples? Agora vamos fazer um exemplo que SEMPRE CAI EM PROVAS, o atrito em um plano inclinado!

Para um problema onde o objeto está em repouso, faremos:

Fate = Px.

µe.N = P.senθ

Devemos lembrar que N = Py = P.cosθ. Logo:

µe.P.cosθ = P.senθ

Cortando P dos dois lados, temos:

µe = tgθ

Para obtermos o µc quando o objeto desliza com velocidade constante, procedemos da mesma forma. Caso a força de atrito cinético não anule a força aplicada ao objeto, isto é, quando o objeto apresenta aceleração, devemos desenvolver a seguinte equação:

Px – Fatc = m.a

onde:

a – aceleração do objeto.

m – massa do objeto.

IMPORTANTE: Normalmente, a força de atrito, assim como qualquer outra força, é calculada em N (Newton). Para isso, a massa deve estar em kg e a aceleração em m/s. Os coeficientes são adimensionais!

Muito fácil, não é? Então, lembrem-se sempre de:

1) Fazer os desenhos.

2) Observar se as unidades estão corretas.

3) Montar as equações.

4) Achar a solução do problema.

E agora, vamos à prática! Boa sorte, pessoal!


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