Força

Explicamos o que é uma força para a física, suas características e seus tipos de acordo com cada teoria. Além disso, como é medido e vários exemplos.

O que é uma força?

Em termos técnicos, uma força É uma quantidade capaz de modificar a quantidade de movimento ou a forma dado de um corpo ou de uma partícula. Não deve ser confundido com os conceitos de esforço ou energia.

Comumente, o conceito de força é explicado nos termos da mecânica clássica estabelecida pelos princípios de Isaac Newton (1642-1727), conhecidos como Leis do Movimento e publicados em 1687 em seu livro. Princípios Matemáticos.

De acordo com a mecânica clássica, a força incidente sobre um corpo é responsável por mudanças em seu estado de movimento, como sua trajetória retilínea e deslocamento uniforme, e por lhe conferir aceleração (ou desaceleração). Além disso, toda força que atua sobre um corpo gera uma força idêntica, mas na direção oposta.

Normalmente falamos sobre força em nossas vidas diárias, sem necessariamente usar essa palavra como faz a física. A força é estudada pela física e de acordo com ela Quatro forças fundamentais são reconhecidas no nível quântico: a força gravitacional, a força eletromagnética, a força nuclear forte e a força nuclear fraca.

Em vez de, Na mecânica newtoniana (ou clássica), existem muitas outras forças identificáveis, como força de atrito, força gravitacional, força centrípeta, etc.

Veja também: Poder na física

Características de força

Uma força pode ser pensado como uma entidade física que descreve a intensidade das interações entre objetosintimamente relacionado à energia.

Para a mecânica clássica, toda força É composto por uma magnitude e uma direção, é por isso que é denotado por um vetor. Isso significa que é uma grandeza vetorial, não escalar.

Tipos de força

Existem vários tipos de força, dependendo da sua natureza e foco:

De acordo com a mecânica newtoniana:

• Força de fricção. É a força que se opõe à mudança no movimento dos corpos, exercendo uma resistência à saída do estado de repouso, ou movimento, como podemos perceber ao empurrar um objeto pesado para se mover.
• Força gravitacional. É a força que a massa dos corpos exerce sobre os objetos próximos, atraindo-os para si. Esta força torna-se notável quando todos ou alguns dos objetos em interação são muito massivos. O exemplo por excelência é o planeta Terra e os objetos e seres que vivem na sua superfície; Existe uma força gravitacional de atração entre eles.
• Força eletromagnética. É a força atrativa e repulsiva gerada pela interação dos campos eletromagnéticos.

Você também pode falar sobre:

• Força de contato. É a força exercida a partir do contato físico direto entre um corpo e outro.
• Força à distância. É a força que pode ser exercida sem qualquer contato físico entre os corpos.

De acordo com a mecânica relativística ou einsteiniana:

• Força gravitacional. É a força que parece existir quando objetos massivos curvam o espaço-tempo em torno deles, forçando objetos menores a desviar suas trajetórias e se aproximar deles.
• Força eletromagnética. É a força exercida por campos eletromagnéticos sobre partículas carregadas de matéria, seguindo a expressão da força de Lorenz.

De acordo com a mecânica quântica:

• Força gravitacional. É a força que uma massa exerce sobre a outra, sendo uma força fraca, em apenas uma direção (atrativa), mas eficaz em longas distâncias.
• Força eletromagnética. É a força que afeta as partículas eletricamente carregadas e os campos eletromagnéticos que elas geram, sendo a força que permite a união molecular. É mais forte que a gravidade e tem dois sentidos (atração-repulsão).
• Força nuclear forte. É a força que mantém os núcleos dos átomos estáveis, mantendo nêutrons e prótons juntos. É mais intenso que o eletromagnético, mas tem um alcance muito menor.
• Força nuclear fraca. É a força responsável pela desintegração radioativa, capaz de executar alterações na matéria subatômica, com alcance ainda menor que as forças nucleares fortes.

Unidades de força

De acordo com o Sistema Internacional, a força É medido em unidades chamadas Newtons (N)., em homenagem ao grande físico britânico. Estas unidades correspondem a 100.000 dinas e são entendidas como a quantidade de força aplicada durante um segundo a uma massa de um quilograma, de modo que adquira a velocidade de um metro por segundo. Ou seja que:

1N = (1kg x 1m) / 1s²

Existem outras unidades para outros sistemas métricos, que equivalem, em Newtons, a:

• 1 quilograma-força ou quilopond é igual a 9,81 N
• 1 libra-força é igual a 4,448222 N

Como a força é medida?

O dinamômetro é o dispositivo ideal para medir força. Também é usado para calcular o peso dos objetos. Foi inventado pelo próprio Isaac Newton, utilizando o alongamento de uma mola e a Lei da Elasticidade de Hooke, de forma semelhante a uma balança de mola.

As versões modernas do dinamômetro seguem o mesmo princípio e possuem ganchos ou anéis nas extremidades de seu corpo cilíndrico, dentro dos quais existe uma mola ou espiral que funciona como mola. Em uma extremidade estará marcada a medição da força (em alguns casos pode até aparecer em uma tela digital).

Exemplos de força

Existem constantemente exemplos de força ao nosso redor. Ao exercer nossa força muscular sobre um objeto para levantá-lo Estamos superando a força da gravidade. Se empurrarmos um corpo enorme com o ombrocomo uma geladeira, não teremos apenas que vencer a gravidade, mas também a força de atrito que se opõe ao movimento.

O mesmo acontece quando colamos um imã de geladeirajá que a força magnética o mantém no lugar, mas se o aproximarmos de outro ímã pelo mesmo pólo, notaremos uma leve força repulsiva, que é outro caráter da mesma força magnética.

Força e movimento

Força e movimento estão fortemente envolvidos um com o outro. Primeiro, porque força é algo capaz de iniciar, parar ou modificar um movimento.

Por exemplo, quando uma bola de beisebol atinge o taco, a força do batedor é imposta ao segundo para desviar sua trajetória (a mesma que a força do arremessador inicialmente exercida sobre ele, já que a bola normalmente está em repouso) e jogá-la para longe no campo.

Sempre que houver uma força sobre um corpo na mesma direção do deslocamento, haverá trabalho realizado por essa força. O trabalho necessário para que esse movimento ocorra é igual à energia necessária para mover o corpo. Dependendo do tipo de força e do tipo de movimento, diversas fórmulas matemáticas estarão disponíveis para calculá-las.

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Força da gravidade

A força da gravidade É essa força atrativa que as massas exercem sobre a matéria que as rodeia.com intensidade proporcional à sua massa e inversamente proporcional à distância que os separa.

Na verdade, o Sol atrai o nosso planeta à distância, com o mesmo tipo de força com que atrai a nós, que vivemos na sua superfície. A gravidade pode ser superada momentaneamente, como fazemos quando saltamos, mas eventualmente sucumbiremos a ela. Tudo o que sobe livremente, deve cair.

Forças intermoleculares

São aqueles que mantêm as moléculas unidas, formando estruturas mais complexas e com maior massa, dependendo diretamente da natureza dos átomos envolvidos. É por isso que também são conhecidas como ligações intermoleculares ou ligações atômicas. Essas forças podem ser de dois tipos: Forças de Van der Waals ou Ligações de Hidrogênio.

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Referências

• “Força” na Wikipédia.
• “Força” no Ministério da Educação, Formação Universitária e Profissional da Xunta de Galicia.
• “Forças em sistemas dinâmicos” na Sociedade Andaluza de Educação Matemática «Thales».
• “Força” na Gestão Metrológica de Força e Pressão do México.
• “Forças e Movimento” em Simulações Interativas PHET na Universidade do Colorado em Boulder.
• “Força (física)” na Enciclopédia Britânica.