Uma força vertical F é aplicada a um bloco de massa m que está sobre um piso. O que acontece com o módulo da força normal FN que o piso exerce sobre o bloco quando o módulo de F aponta (a) para baixo e (b) para cima?

Passo 1

Temos um bloco de massa m em repouso sobre um piso e uma força vertical vec F aplicada. O conteúdo é equilíbrio de forças (Newton 1ª lei) em direção vertical e vamos precisar do diagrama de corpo livre e do somatório de forças.

Passo 2

Desenhamos o diagrama de corpo livre e listamos as forças: o peso para baixo com módulo mg, a força normal vec FN para cima e a força aplicada vec F na vertical. Definimos o sentido positivo para cima.

Passo 3

Como o bloco está em repouso, aplicamos a condição de equilíbrio:
sum Fy = 0

Passo 4

Escrevemos o somatório em termos dos módulos e sinais:
sum Fy = FN + F - mg = 0

Passo 5

Isolamos FN para obter a expressão geral:
FN = mg - F

Passo 6

Aqui adotamos F>0 quando a força aponta para cima e F<0 quando aponta para baixo.

Passo 7

Aplicamos aos dois casos:
Para o caso (a), vec F aponta para baixo, ou seja F = -|F|. Substituindo em
FN = mg - (-|F|) = mg + |F|
concluímos que o módulo da normal aumenta.

Passo 8

Para o caso (b), vec F aponta para cima, ou seja F = +|F|. Substituindo em
FN = mg - |F|
concluímos que o módulo da normal diminui (podendo chegar a zero se |F| >= mg).

Resposta

(a) FN = mg + |F|, ou seja, o módulo da normal aumenta. (b) FN = mg - |F|, ou seja, o módulo da normal diminui (zerando quando |F| >= mg).

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