Força: o que é, tipos, características e exemplos!

Em resumo:

Na física, a força é qualquer ação capaz de colocar um corpo em repouso em movimento, alterar a sua velocidade ou causar a sua deformação.
Toda força é uma grandeza vetorial, ou seja, para ser compreendida ela precisa de quatro elementos básicos: ponto de aplicação, direção, sentido e intensidade.
No Sistema Internacional (SI), a força é medida em Newtons (N), podendo também ser calculada em Quilograma-força (kgf) com o auxílio de um dinamômetro.

A força é um conceito fundamental que permeia o mundo físico ao nosso redor. Desde o movimento dos planetas no espaço até as atividades cotidianas, a presença da força é essencial para entendermos como os objetos interagem e se comportam.

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Entenda o conceito de força, explorando o seu significado, os diferentes tipos de força, suas características distintas e alguns exemplos práticos para ilustrar como estes conceitos são utilizados.

O que é Força?

Força é uma ação capaz de colocar um corpo em movimento, de modificar o movimento de um corpo e de deformar um corpo. Uma força é formada pelos seguintes elementos:

Ponto de aplicação: é a parte do corpo onde a força atua diretamente.
Sentido: é a orientação que tem a força na direção (esquerda, direita, cima, baixo);
Direção: é a linha de atuação da força (horizontal, vertical, diagonal.);
Intensidade: é o valor da força aplicada.

Unidade de Medida

Os aparelhos usados para medir a intensidade da força são chamados dinamômetros. A intensidade da força pode ser medida em quilograma-força ou em newton.

Quilograma-força

O quilograma-força (kgf) mede a intensidade da força de gravidade que atua em 1 kg de massa do corpo em determiandas condições: a 45° de latitude e ao nível do mar. Na prática, 1 kgf é igual ao peso de um litro de água.

Newton

O newton (N) é a unidade de força do Sistema Internacional de Unidades. A relação entre quilograma-força e newton é: 1kgf = 9.8 N.

Sistemas de forças

Sistemas de forças é a reunião de duas ou mais forças atuando sobre um mesmo corpo. A força que produz o mesmo efeito que todas as outras juntas chama-se resultante.

Forças de mesma direção e mesmos sentidos:

A intensidade da resultante é igual à soma das intensidades das forças componentes.
A direção e o sentido permanecem os mesmos.

Forças de mesma direção e sentidos opostos:

A intensidade da resultante é igual à diferença entre as intensidades das forças componentes.
A direção é a mesma e o sentido é o da maior força componente.

Forças agindo em direções diferentes:

Quando duas forças agindo no mesmo ponto, forman um ângulo entre si, determina-se a resultante construindo um paralelogramo de forças e a resultante é a diagonal. As forças são representadas numa escala de 1cm/10N.

Quando são mais de duas forças, calcula-se primeiro de duas, a resultante calcula-se com a terceira, a nova resultante com a quarta, e assim por diante. A última resultante encontrada é a resultante representativa do sistema.

Forças paralelas em sentido diferente

Quando as forças são paralelas e em sentido diferente, a resultante é igual a diferença das forças e tem o sentido da maior soma de forças. Quando o sentido também é o mesmo, a resultante é a soma das forças.

Leis de Newton

O conceito de força está intimamente relacionado com as leis de Newton. As leis de Newton são três princípios fundamentais da física clássica que descrevem o movimento dos corpos e a interação entre forças.

Primeira Lei de Newton, também conhecida como a lei da inércia: Essa lei afirma que um objeto em repouso permanecerá em repouso e um objeto em movimento continuará a se mover em linha reta a uma velocidade constante, a menos que uma força externa atue sobre ele.
Segunda Lei de Newton, também conhecida como a lei fundamental da dinâmica: Essa lei descreve a relação entre a força aplicada a um objeto, sua massa e a aceleração resultante. A lei estabelece que a aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força líquida aplicada a ele e inversamente proporcional à sua massa.
Terceira Lei de Newton, conhecida como a lei da ação e reação: Essa lei afirma que, para cada ação, há uma reação de igual magnitude, mas em sentido oposto. Em outras palavras, quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto, o segundo objeto exerce uma força de mesma intensidade, mas em direção oposta, no primeiro objeto.

Estática

A estática é a parte da mecânica que estuda as forças que atuam sobre os corpos em repouso e parte da possibilidade de se efetivar a combinação (composição) de forças, da mesma maneira que se faz com as velocidades.

Exemplo:

Considere as forças P1 e P2 e a resultante destas R, todas elas agindo sobre um ponto material em repouso.

Para que o ponto material permaneça em equilíbrio é necessário que uma terceira força P3 aja sobre ele, possuindo o mesmo módulo e direção, mas sentido contrário a R.

Esse é o procedimento básico da estática, que pode ser aplicado na análise de estruturas mais complexas.

Máquinas

Máquinas são aparelhos que transmitem a ação de uma força para para tornar mais fácil a realização de um trabalho. As máquinas podem ser simples (alavanca, roldana, cunha, parafuso) ou complexas, máquinas que são compostas por várias máquinas simples.

Alavanca

É uma barra que pode girar em torno de um ponto de apoio. As alavancas tem os seguintes elementos:

Ponto de apoio: Ponto no qual a alavanca se apoia para realizar um trabalho;
Potência: A força que é aplicada à alavanca para movê-la;
Resistência: Força que deve ser vencida;
Braço de potência: Distância que vai do ponto de apoio até o ponto de aplicação de potência;
Braço de resistência: Distância que vai do ponto de apoio até o ponto de aplicação de resistência.

Existem alavancas interfixas (alicate, tesoura), em que o ponto de apoio está entre a potência e a resistência; alavancas interpotentes, como a pinça, em que a potência está entre o ponto de apoio e a resistência; e alavancas inter-resistentes, em que a resistência fica entre o ponto de apoio e a potência.

Roldanas ou polias

A roldana é uma roda dotada de um sulco, por onde passa uma corda ou corrente, que a faz rodar em torno de seu eixo.

Sua utilidade se resume no fato dela mudar o sentido em que se aplica a força: ao levantarmos um corpo com o auxílio de uma roldana fixa, exercendo a força para baixo, o que facilita a ação.

As roldanas móveis, por sua vez, são interligadas a uma roldana fixa e se movimentam junto com a carga, pois seus eixos não são fixos.

Eles correm sobre as cordas e tem a grande vantagem de reduzir a força da ação a ser aplicada. Logo, a correta combinação de roldanas móveis nos permite levantar pesos cada vez maiores utilizando a mesma força.

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