MODULO DE FORÇA

FORÇA


O conceito de força é um conceito a que estamos habituados na nossa vida diária. Este conceito está frequentemente associado à noção de força mecânica, que actua por contacto. É o caso, por exemplo, da força que fazemos para empurrar um caixote, para levantá-lo, atirá-lo, puxá-lo, ou da força que fazemos para nos segurarmos quando estamos num onibus.
Se uma bola está parada no chão e alguém lhe dá um chute, ela é atirada para longe. Então dizemos que a causa do seu movimento foi a força muscular aplicada à bola através do chute.
Se uma maça cai da árvore, dizemos que a causa de sua queda foi a força de atração da Terra, que se exerce sobre todos os corpos.
Se apertarmos o gatilho de um revólver carregado, o projétil é expulso pelo cano, com grande velocidade. A causa disso é a força expansiva dos gases produzidos com a queima da pólvora.
Quando acionamos o breque de uma bicicleta em movimento, ela começa a parar. A causa da diminuição da velocidade é a força do atrito entre as pastilhas do breque e os aros das rodas.
Soprando no interior de uma bexiga de borracha, ela ficará tanto mais esticada, quanto mais ar conseguirmos introduzir em seu interior, podendo até estourar. A deformação da borracha é produzida pela força expansiva do ar que foi introduzido.
Verifica-se, assim, que se denomina força à causa da modificação do estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou de uma deformação. Quando um corpo se move, ou pára, ou se deforma, a causa é uma força.
Mas essas não são as únicas forças que existem na Natureza. Existem ainda as chamadas forças à distância que estão associadas às interações gravitacionais elétrica, magnética, etc.
Na realidade, não existem forças de contacto. Todas as forças são aplicadas a uma determinada distância. Mesmo no caso de uma força mecânica, nos exemplos acima citados, as moléculas das nossas mãos interagem à distância com as moléculas do objeto sobre o qual estamos a atuando. As moléculas de um corpo só ficam "coladas", se ocorrer uma reação química ou uma fusão nuclear.
Como vimos, o estado de um sistema é descrito pelo produto da sua massa pela sua velocidade, ou seja, o seu momento linear. Sendo a velocidade uma grandeza vetorial, também o é o momento linear definido matematicamente por:

Pela 1ª lei de Newton (também designada por Princípio de Inércia), uma partícula livre move-se sempre com uma quantidade de movimento constante. Por outras palavras, no caso do corpo estar em movimento e a sua massa não se alterar, a sua velocidade, como grandeza vetorial, mantém-se constante. Isto garante a constância não só do valor do módulo da velocidade, também, da direção e sentido do movimento. Portanto, o único tipo de movimento que esse corpo pode ter é o movimento retilíneo uniforme. No caso do corpo estar em repouso, assim permanecerá
Segundo o princípio de conservação da quantidade de movimento, a soma (vetorial) das quantidades de movimento de duas partículas sujeitas unicamente às suas interações mútuas permanece constante . Isto é generalizável a qualquer número de intervenientes: a quantidade de movimento total de um sistema isolado de partículas é constante e é igual à soma das quantidades de movimento das partículas envolvidas:

A quantidade de movimento de cada uma das partículas não é, todavia constante. A força aparece, neste contexto, como a resultante da ação das outras partículas e está ligada à alteração da quantidade de movimento individual de cada partícula.
O conceito e a definição da força surge com a 2ª lei de Newton, que é considerada a lei fundamental da Dinâmica. Esta lei enuncia que qualquer alteração da quantidade de movimento de um corpo ou partícula livre é devida à presença de uma força que se exerce sobre esse corpo ou partícula. A expressão matemática da lei, apresentada por Newton é:

Repare-se que não existem restrições à variação da massa do corpo. Podemos ter um sistema de massa variável, como é o caso de um foguetão que expele combustível.
No caso da massa do corpo ser constante, verifica-se:

Encontramos aqui a expressão muito comum na Física, , que corresponde a um caso particular da 2ª lei de Newton. Caso existam várias forças a atuar num corpo, podemos considerá-las como uma única força que corresponde à soma vetorial de todas as forças:




LEIS DE NEWTON



1) Primeira – A lei da Inércia

Se a soma das forças que agem sobre um corpo for nula, ele manterá seu estado de movimento: Se o corpo estiver em repouso, permanecerá em repouso; se estiver em movimento, sua velocidade será constante, ou seja , manterá um movimento retilíneo uniforme.

2) Segunda lei – A lei da força

È mais fácil empurrar um fusquinha que um caminhão Newton desenvolveu uma formula matemática para descrever essa relação F= m.a . Podemos ver que a força é diretamente proporcional à aceleração, isto é quanto maior for a força, maior será a aceleração.

3) Terceira lei – A lei da Ação e reação

Se um corpo A faz uma força sobre o corpo B, o corpo B faz ao mesmo tempo uma força de mesma intensidade e de sentido contrário sobre o corpo A


FORMULAS A SEREM APLICADAS

M = F.d

K = F / x

F = m.a ________________________(onde F é a força resultante)


EXERCÍCIOS

1) Temos duas forças F1 e F2, com valores de de 8kgf e 6kgf . Qual o valor resultante dessas duas forças nos seguintes casos:

a)F1 tem direção norte-sul e sentido “para o norte”
__F2 tem direção norte-sul e sentido “para o norte_______ (R:14 kgf)

b)F1 tem direção norte-sul e sentido “para o sul”
__F2 tem direção norte-sul e sentido “para o norte”______ (R: 2 kgf)

c)F1 tem direção norte-sul e sentido “para o norte”
__F2 tem direção leste-oestee sentido “para o leste”_______ (R: 10 kgf)


2) Duas Forças F1 e F2 têm módulo 10 kgf e 20 kgf . Elas Formam entre si um angulo de 45º. Determine o valor da força resultante. (R: 28 kgf)

3) Calcule o Movimento da força F de 100N, com relação ao centro da porca que a chave girar , quando essa força é aplicada em pontos situados respectivamente , a 15 cm e 45 cm do centro da porca
(R: 15 Nm e 45 Nm)

4) Calcule a força motora de um caminhão que tem uma aceleração de 5 m/s² quando esta com uma carga de 5 toneladas ( 5.000 Kg) (R: 25.000N)

5) Um corpo C recebe uma ação de duas forças e de ontensidades iguais a 5N e 12N respctivamente, formando um angulo reto . A força resultante que age sobre o corpo C é de:
a) 10N
b) 11N
c) 12N
d) 14N
e) 13N

6) A figura representa uma gangorra de peso desprezivel O menino A tem peso 300N e o menino B tem peso 200N. A gangorra está em enquilibrio na horizontal . Desta forma a distancia x é igual a :

A_______L______________B
“
_____x__L____1,8m______

a) 0,5m
b) 0,6m
c) 0,8m
d) 1,2m
e) 1,8m

7) A alavanca da figura tem massa despresivel. Essa alavanca ficará equilibrada se pendurarmos um corpo de massa igual a:

20 Kg__________________________M__________P
█_________1m___________0,5m______0,5____
___________________][____________________

a) 10 Kg no ponto M
b) 10 Kg no ponto P
c) 20 Kg no ponto M
d) 40 Kg no ponto M
e) 40 Kg no ponto P

8) Uma bola de 5,0 Kg, em repouso, passa a ter uma velocidade de 50 m/s após a aplicação de uma força constante de 5s .O modulo da força é de
a) 10N
b) 20N
c) 30N
d) 50N
e) 100N

9) Uma caixa com massa de 8 Kg esta apoiada sobre uma barra de peso desprezível e comprimento 1,20 m, que , por sua vez está sobre um suporte, como mostra a figura abaixo . Qual a força que devemos fazer do outro lado da barra para equilibrar a caixa?


_█__ ____1m ___________________20 cm______█_
_X________________________█______________8kgf

10) A terceira lei de Newton trata de força denominadas ação e reação em relação a elas podemos afirmar que
a) Têm o mesmo sentido de aplicação
b) Como são iguais elas se anulam
c) Atuam sempre no mesmo corpo
d) A reação é maior que a ação
e) Para toda ação existe uma reação

11) A afirmação “ todo corpo tende a manter o seu estado de movimento ou de repouso obedece aom principio
a) Da ação e reação
b) Do estado de movimento
c) Fundamental da dinamica
d) Da conservação da quantidade de movimento
e) Inercia (x)

12) Quando um astronauta se desloca da superficie terrestre para superficie lunar.
a) Seu peso diminui, porem sua massa não alterá (x)
b) Seu peso não se alterá, porem sua massa diminue
c) Seu peso e sua massa não se alteram
d) Seu peso e sua massa diminue
e) Seu peso não se alterá porem sua massa aumenta

13) Analise o esquema e considere a massa da barra desprezível para que o sistema esteja em emquilibrio a massa do corpo A vale:

60 Kg-------------------------------------------------------A

█_________________________________________█
______1,20_________█____________1,8_________

a) 120 Kg
b) 80 Kg
c) 60 Kg
d) 40 Kg
e) 20 Kg


14) Um pescador empurra um barco em direção ao mar, segundo a terceira lei de Newton ( lei da ação e reação) quando o pescador aplica uma força sobre o barco, o barco aplica uma força .
a) Igual e de sentido contrario sobre o pescador
b) Menor e de mesmo sentido sobre o pescador
c) Maior e de mnesmo sentido sobre o pescador
d) Menor e de sentido contrario sobre o pescador
e) Maior e de sentido contrario sobre o pescador

15) O guepardo é o mais veloz animal terrestre e tem, quando adulto, uma massa de aproximadamente 60 kg . Ele consegue acelerar de zero a 72 km/h (ou 20 m/s) em 2 segundos. Qual a força média que ele precisa exercer para conseguir esta aceleração?
a) 150 N
b) 270 N________________Dados a= ΔV / Δ t
c) 400 N________________F = m . a
d) 510 N
e) 600 N X

16) Uma régua graduada de 40 cm de comprimento está apoiada num eixo horizontal que passa pelo seu centro de massa, que coincide com a marca de 20 cm. A régua se encontra na posição horizontal. Se no ponto zero da régua for colocada uma massa de 50g, outra massa de 200g deixa a régua equilibrada no ponto, em cm,

A) 5 (x)
B) 10
C) 15
D) 25
E) 30

17) O valor da aceleração da gravidade na lua é paroximadamente 1/6 do valor a aceleração da gravidade terrestre. Considere um astronauta de massa 60 kg cujo o peso na terra é de 600N . Na lua sua massa e seu peso serão respectivamente
a) 10 kg e 100 N
b) 10 kg e 600 N
c) 60 kg e 60 N
d) 60 kg e 100 N (x)
e) 60 kg e 600N