Descreva as forças que atuam no sistema.
Passo 1
Beleza, o enunciado é bem direto: “Descreva as forças que atuam no sistema.” Isso cai em Dinâmica (leis de Newton), e o que a gente precisa é montar um diagrama de corpo livre, ou seja, identificar TODAS as forças externas que “puxam” ou “empurram” o objeto em estudo.
Passo 2
Antes de listar as forças, vale lembrar o que é força: é uma interação que pode alterar o estado de movimento de um corpo. Na prática, a gente desenha um ponto (o corpo) e seta todas as forças atuantes. Esse esquema é o diagrama de corpo livre. Agora sim, vamos às forças mais comuns!
Passo 3
Força peso
É a atração gravitacional da Terra sobre o corpo.
Fórmula:
É a atração gravitacional da Terra sobre o corpo.
Fórmula:
– onde
Aponta sempre para baixo.
Passo 4
Força normal
É a reação da superfície que impede o corpo de “atravessar” o chão, parede ou plano inclinado.
Representação:
É a reação da superfície que impede o corpo de “atravessar” o chão, parede ou plano inclinado.
Representação:
– perpendicular (normal) à superfície de contato.
Passo 5
Força de atrito
Surgem quando há tendência de deslizamento entre superfícies.
Modelos comuns:
– Atrito estático: impede o início do movimento, até um limite .
– Atrito cinético: atua quando já há deslizamento, vale .
Aqui e
são coeficientes de atrito.
Surgem quando há tendência de deslizamento entre superfícies.
Modelos comuns:
– Atrito estático: impede o início do movimento, até um limite
– Atrito cinético: atua quando já há deslizamento, vale
Aqui
Passo 6
Força elástica (se houver mola)
Quando o corpo está preso a uma mola, ela “puxa” ou “empurra” tentando voltar ao comprimento natural.
Lei de Hooke:
Quando o corpo está preso a uma mola, ela “puxa” ou “empurra” tentando voltar ao comprimento natural.
Lei de Hooke:
–
Passo 7
Força de tensão (se houver corda ou cabo)
Quando o corpo está ligado por um fio, a corda transmite uma força de tração ao longo de sua extensão.
Representamos por , sempre ao longo da corda, puxando o objeto.
Quando o corpo está ligado por um fio, a corda transmite uma força de tração ao longo de sua extensão.
Representamos por
Passo 8
Força de arrasto (se o objeto estiver num fluido)
Resistência do ar ou de outro fluido ao movimento do corpo. Modelo simplificado:
Resistência do ar ou de outro fluido ao movimento do corpo. Modelo simplificado:
–
Resposta
As forças que podem atuar no sistema são, dependendo dos elementos presentes:
- Peso:
(vertical para baixo) - Normal:
(perpendicular à superfície) - Atrito estático e/ou cinético:
e , com - Elástica:
(se houver mola) - Tensão:
(se houver corda) - Arrasto:
(se estiver num fluido)