Grade 8 → Força e as leis do movimento de Newton ↓
Forças balanceadas e não balanceadas - seu papel no movimento
Na física, compreender os conceitos de força e momento nos ajuda a entender como os objetos se movem. Uma das principais ferramentas para fazer isso são as leis do movimento de Newton. Nesta explicação, vamos explorar como as forças balanceadas e não balanceadas desempenham um papel fundamental na determinação do movimento de um objeto.
Definição de força
A força é o empurrão ou puxão sobre um objeto que resulta da interação desse objeto com outro objeto. É uma quantidade vetorial, o que significa que tem tanto magnitude quanto direção. As forças podem fazer com que um objeto se mova, pare de se mover, mude de direção, acelere ou desacelere.
A força é medida em newtons (N), onde 1 newton é a quantidade de força necessária para acelerar uma massa de 1 quilograma a uma velocidade de 1 metro por segundo quadrado.
O que são forças balanceadas?
Forças balanceadas são forças que são iguais em tamanho, mas opostas em direção. Quando as forças em um objeto são balanceadas, elas se cancelam mutuamente, e não há mudança no movimento do objeto. Em termos simples, forças balanceadas não aceleração um objeto estacionário ou mudam a velocidade ou direção de um objeto em movimento.
Exemplo visual de forças balanceadas
No exemplo acima, duas forças estão agindo em um objeto em direções opostas, com magnitudes iguais a 50 N. Como são iguais e opostas, se cancelam mutuamente, resultando em nenhuma força líquida. Portanto, o objeto permanecerá em seu estado atual, seja em repouso ou movendo-se a uma velocidade constante.
Exemplos de forças balanceadas
Exemplo 1: Um livro sobre a mesa
Imagine um livro sentado sobre uma mesa. A gravidade puxa o livro para baixo, e a mesa exerce uma força igual e oposta para cima. Essas forças estão balanceadas, então o livro permanece em repouso.
Exemplo 2: Cabo de guerra
Imagine duas equipes em um cabo de guerra. Se ambas as equipes puxam com uma força igual, a corda não se moverá para nenhum dos lados, demonstrando forças balanceadas.
O que são forças não balanceadas?
Forças não balanceadas ocorrem quando duas forças agindo sobre um objeto não são iguais em tamanho. Quando as forças não estão balanceadas, elas causam movimento, mudança de direção, mudança de velocidade ou mudança de forma em um objeto.
Exemplo visual de forças não balanceadas
Aqui, as forças agindo sobre o objeto não são iguais. F 1 é maior que F 2. Isso resulta em uma força líquida, que acelera o objeto na direção de F 1.
Exemplos de forças não balanceadas
Exemplo 1: Balançando uma cadeira
Quando você empurra uma cadeira estacionária, aplica uma força maior do que qualquer força resistiva (como o atrito). Como resultado, a cadeira se move na direção da força aplicada.
Exemplo 2: Um chute de futebol
Chutar uma bola de futebol estacionária exerce uma força que supera o atrito e a resistência do ar, enviando a bola voando pelo campo. A direção e a velocidade dependem da força aplicada.
Primeira lei do movimento de Newton
A primeira lei do movimento de Newton, também chamada de lei da inércia, afirma:
Um objeto em repouso permanece em repouso e um objeto em movimento permanece em movimento, a menos que seja atuado por uma força não balanceada.Essa lei significa que, se nenhuma força líquida agir sobre um objeto (se todas as forças estiverem balanceadas), então o objeto manterá seu estado atual, permanecendo em repouso ou movendo-se a uma velocidade constante.
Exemplo da primeira lei de Newton
Se você deslizar um disco de hóquei sobre o gelo, ele continuará deslizando em linha reta a uma velocidade constante, a menos que o atrito ou alguma outra força o detenha.
Segunda lei do movimento de Newton
A segunda lei do movimento de Newton pode ser expressa como:
F = m * aOnde:
Fé a força líquida aplicada ao objeto (em newtons),mé a massa do objeto (em quilogramas), eaé a aceleração do objeto (em metros por segundo ao quadrado).
Essa lei descreve como a velocidade de um objeto muda quando uma força externa é aplicada a ele. Implica que a aceleração de um objeto depende diretamente da força líquida aplicada sobre o objeto e inversamente em sua massa.
Exemplo da segunda lei de Newton
Considere empurrar dois carrinhos, um vazio e outro carregado com tijolos, aplicando a mesma quantidade de força. O carrinho vazio (com menor massa) se moverá mais rápido que o carrinho carregado com tijolos, devido à sua massa menor.
Terceira lei do movimento de Newton
A terceira lei de Newton afirma:
Para toda ação, há uma reação igual e oposta.Isso significa que as forças sempre ocorrem em pares. Quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto, o segundo objeto exerce uma força igual e oposta sobre o primeiro objeto. É por isso que, quando você pula de um pequeno barco, ele desliza para trás enquanto você se move para frente.
Exemplo da terceira lei de Newton
Quando você se senta em uma cadeira, seu corpo exerce uma força para baixo sobre a cadeira, e a cadeira exerce uma força igual para cima sobre seu corpo.
Papel da resistência do ar e do atrito
Em cenários do mundo real, a resistência do ar e o atrito são forças que comumente agem sobre objetos em movimento e frequentemente balanceiam ou contrabalançam outras forças.
Atrito: Atua de forma oposta à direção do movimento, muitas vezes desacelerando o movimento dos objetos. Pode existir em muitas formas, como o atrito deslizante, rolante ou estático.
Resistência do ar: Um tipo de força de atrito que atua contra um objeto em movimento através do ar. Seu efeito é mais perceptível em velocidades mais altas, como para ciclistas ou aviões.
Conclusão
Compreender as forças balanceadas e não balanceadas fornece uma compreensão fundamental dos fenômenos do dia-a-dia e estabelece a base para uma exploração mais profunda da física do movimento. Ao aplicar as leis do movimento de Newton, podemos prever e quantificar o comportamento dos objetos sob diferentes condições de força.
Comentários