Ilustração de Forças Fundamentais da Dinâmica

Forças Fundamentais da Dinâmica

Nesse post você poderá conhecer as forças mais comuns que aparecem nos exercícios de dinâmica. As “5 forças fundamentais da dinâmica” não são as únicas que podem aparecer nas questões de física. Porém, devido à alta incidência, elas sempre deverão ser verificadas no momento de se elaborar um diagrama de corpo livre.

Pré requisitos: não é necessário saber outros conteúdos, porém facilita bastante se o aluno tiver os conhecimentos sobre as “Leis de Newton

Dica de Vestibular: não é frequente um vestibular cobrar alguma das forças fundamentais isoladamente, porém saber a existência delas é um componente importante para a resolução dos exercícios de dinâmica.

1. Força Peso (P):

Definição: Força de origem gravitacional existente em corpos de pequena massa atraídos por um corpo de massa gigantesca (planetas ou outros astros). Quando os corpos envolvidos possuem massas com mesma ordem de grandeza, diz-se que a força entre eles é gravitacional e não força peso.

Imagem da Terra e a relação entre a força peso com o par ação e reação.

Força Peso contendo par ação e reação

Equação:P=m\cdot g

Em que:

P = força peso em N

m = massa do corpo menor em kg

g = aceleração da gravidade no planeta

A aceleração da gravidade no planeta Terra (em uma região litorânea) é igual a 9,80665 m/s² , para facilitar os cálculos, a grande maioria dos vestibulares permitem utilizar g = 10 m/s²

2. Forças de Contato:

Quando há contato entre dois corpos, surge uma força de contato. Tal força pode ser decomposta em outras duas forças: Normal e Atrito.

a) Força Normal (N):

Definição: É a força de contato que age perpendicularmente ao plano de contato entre dois corpos.

Imagem de um bloco e da relação da força normal e da força peso.

Força Normal contendo par ação e reação

Equação: não existe equação para determinar a força normal, ela só pode ser determinada de modo indireto.

b) Força de Atrito (Fat):

Definição: É a força de contato que age paralela ao plano de contato entre dois corpos.

Imagem de um bloco com a atuação da força atrito.

Força de Atrito contendo par ação e reação

Equações:

Quando o corpo está na iminência de entrar em movimento, calcula-se a força de atrito máxima através da seguinte equação:

F_{at,max}=\mu_e \cdot N

Quando corpo está se movimentando, calcula-se a força de atrito através da seguinte equação:

F_{at}=\mu_d \cdot N

Em que:

μe = coeficiente de atrito estático (quando o corpo está em repouso)

μd = coeficiente de atrito dinâmico ou cinético (quando o corpo está em movimento)

N = força normal em N

3. Força de Tração (T):

Definição: É a força existente em cordas esticadas ou em barras (esticadas ou comprimidas).

Imagens de corda esticada e frouxa para exemplificar a força tração.

Força de Tração

Equação: não existe equação para determinar a força de tração, ela só pode ser determinada de modo indireto.

Observação: alguns vestibulares erroneamente dizem que a força de tração é uma força de “tensão”, nesses casos utilize o bom senso para interpretar a questão e resolvê-la. Fisicamente, tensão é a razão entre a força de tração e a área da seção da corda ou da barra, ou seja, tensão no SI possui a unidade N/m², já a tração possui a unidade N.

4. Força Elástica (Fel):

Definição: É a força existente em elásticos esticados ou em molas deformadas.

Imagem de mola para exemplificar a força elástica.

Mola indeformada

Força Elástica (mola deformada) contendo par ação e reação

Equação:

F_{el}=k\cdot x

Em que:

Fel = força elástica em N

k = constante elástica da mola em N/m

x = deformação da mola em m (ou seja, a variação no comprimento da mola em relação ao seu comprimento natural)

5. Exercício de Aplicação das Forças Fundamentais da Dinâmica:

(ENEM 2012 – Questão 78 – Caderno 1 Azul) Os freios ABS são uma importante medida de segurança no trânsito, os quais funcionam para impedir o travamento das rodas do carro quando o sistema de freios é acionado, liberando as rodas quando estão no limiar do deslizamento. Quando as rodas travam, a força de frenagem é governada pelo atrito cinético. As representações esquemáticas da força de atrito fat entre os pneus e a pista, em função da pressão p aplicada no pedal de freio, para carros sem ABS e com ABS, respectivamente, são:

a) 

b)

c)

d)

e)

Para saber a resposta dessa questão, clique em “ENEM 2012 – Questão 78 – Caderno 1 Azul” e acesse o gabarito oficial disponibilizado pelo INEP (a resposta está na própria questão).

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Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

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