Um bloco repousa sobre uma superfície horizontal. Explique a origem e as características da força normal exercida sobre o bloco.

Passo 1

O enunciado descreve um bloco de massa m em repouso sobre uma superfície horizontal. O objetivo é explicar de onde vem a força normal \vec N que a superfície exerce sobre o bloco e quais são as suas principais características. O conteúdo pertence à estática de corpos rígidos e envolve conceitos de interação de contato e equilíbrio de forças.

Passo 2

A origem da força normal está nas interações eletromagnéticas entre as moléculas do bloco e as da superfície. Quando o bloco pressiona a superfície, ocorre uma pequena deformação em ambos os corpos; as ligações atômicas resistem a essa compressão e geram uma força de repulsão que impede a penetração mútua. Em modelos simples, essa reação pode ser aproximada por uma lei de tipo Hooke: a força elástica cresce com a deformação, mas a origem fundamental é o caráter eletrostático das ligações moleculares.

Passo 3

A direção da força normal é sempre perpendicular ao plano de contato. No caso de uma superfície horizontal, o vetor \vec N aponta verticalmente para cima, seguindo a normal externa da superfície. Essa característica garante que não haja componente tangencial da força normal e que ela não realize trabalho se não houver deslocamento na direção normal.

Passo 4

Em equilíbrio estático sobre a horizontal, a magnitude de \vec N ajusta-se exatamente para equilibrar o peso \vec P=m\vec g do bloco. Assim, sob ação apenas do peso na vertical, tem-se
\|\vec N\| = \|\vec P\| = mg.
Se houver outras forças verticais adicionais, a força normal passa a valer
\|\vec N\| = mg - \sum F_{\text{verticais extras}},
desde que esse valor seja não negativo, pois a força normal não pode atrair o bloco (não fica “sugando”).

Passo 5

Outras características importantes da força normal são:
  1. É uma força de contato, atuando apenas enquanto houver compressão das superfícies.
  2. Age como força de reação, ou seja, existe segundo o princípio de ação e reação de Newton: a superfície recebe do bloco uma força igual e oposta a \vec N.
  3. Não realiza trabalho no repouso, pois não há deslocamento normal.
  4. Em superfícies não rígidas ou rugosas, seu valor pode depender da área de contato e da rugosidade local, mas a direção continua sendo normal ao ponto de contato.

Resposta

A força normal surge da repulsão eletromagnética entre as moléculas do bloco e da superfície, manifestando-se sempre perpendicular ao plano de contato e com intensidade que se ajusta para evitar penetração. Em repouso sobre uma superfície horizontal sem outras forças verticais, sua magnitude é \|\vec N\|=mg, é estritamente compressiva (não atrai), e atua como reação às forças aplicadas pelo bloco.

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