Um objeto de 50 N está em repouso sobre uma superfície horizontal. Qual é a força normal exercida pela superfície sobre o objeto?
Passo 1
O enunciado diz: um objeto está em repouso sobre uma superfície horizontal e o seu peso (força da gravidade) vale
. A pergunta é: qual é a força normal exercida pela superfície sobre o objeto?
Informações relevantes dadas: o peso do objeto é , o objeto está em repouso e a superfície é horizontal.
Informações relevantes dadas: o peso do objeto é
Passo 2
Primeiro, identifiquemos as forças verticais que atuam no objeto. Há pelo menos duas forças a considerar:
- o peso
, que é a força da gravidade atuando para baixo. O enunciado nos dá ; - a força normal
, que é a força de contato da superfície sobre o objeto, atuando perpendicularmente à superfície. Como a superfície é horizontal, a normal age verticalmente para cima.
Vou chamar deo módulo (valor) da força normal.
Passo 3
Explicando a ideia física: o objeto está em repouso, ou seja, não se move e não acelera. Pela segunda lei de Newton a soma vetorial das forças é igual à massa vezes a aceleração:
Como a aceleração é zero (
), temos que a soma das forças é zero. Em particular, na direção vertical:
Aqui eu uso: soma das componentes verticais das forças é zero porque não há aceleração vertical.
Passo 4
Escrevendo a soma das forças verticais com convenção positiva para cima:
onde
é a componente para cima da força normal e
é o módulo do peso (para baixo).
Passo 5
Resolver a equação algébrica anterior é simples: isolando
,
Isto significa que, em repouso sobre uma superfície horizontal sem outras forças verticais extras, a normal tem o mesmo valor que o peso — ela “equilibra” o peso.
Passo 6
Agora substituímos o valor numérico do peso dado pelo enunciado:
Portanto a força normal tem módulo
e atua para cima.
Passo 7
Comentário final e intuição: a superfície “empurra” para cima exatamente o quanto a gravidade puxa para baixo quando o corpo está em equilíbrio. Se houvesse outra força vertical (por exemplo, alguém apertando o objeto para baixo ou o objeto sendo acelerado para cima), a normal mudaria; mas nesse enunciado não há outras forças, então
. Força normal final:
para cima — você conseguiu!