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força

Quando empurramos, puxamos, chutamos, levantamos, jogamos, sacudimos, batemos, pegamos, apertamos, pressionamos, inflamos, abrimos e fechamos um objeto, dizemos que uma força é aplicada ao objeto. Essas ações nada mais são do que a aplicação da força. Qualquer que seja o método de aplicação da força, eles são de apenas dois tipos –

• Empurre
• Puxar

Um agente externo que produz movimento em um corpo ou altera o estado existente do movimento em um corpo é chamado de força.

Exemplos de push

• Nós empurramos a porta para fechá-la ou abri-la
• Nós empurramos um carrinho em uma loja
• Nós empurramos uma caixa pela sala

Exemplos de puxar

• Nós levantamos um balde de água
• Nós puxamos a porta da geladeira para abri-la
• Puxamos uma cadeira para sentar

Usamos força para andar, levantar qualquer objeto, jogar qualquer coisa, mover um objeto de seu lugar, etc. Resumindo, a força está presente em todas as atividades que fazemos. Ao aplicar força, geralmente colocamos qualquer coisa em movimento ou em posição de repouso, mas nem sempre. Por exemplo, se aplicarmos força em uma parede ela não se move.

O ponto do corpo onde uma força atua é chamado de ponto de aplicação da força.

Uma linha traçada através do ponto de aplicação da força na direção da força é chamada de linha de ação de uma força.

Efeitos da força

A força tem muitos efeitos nos objetos aos quais é aplicada. A força pode ser julgada pelos vários efeitos que pode produzir no objeto ao qual é aplicada.

1. A força causa movimento – A força pode colocar um objeto estacionário em movimento, desde que não haja outra força impedindo o movimento. Isso significa que quando uma quantidade adequada de força é aplicada a um objeto imóvel, o objeto começa a se mover na direção da força. Uma mudança na posição de um objeto é chamada de movimento. Por exemplo, quando empurramos qualquer carrinho de brinquedo, ele se move, ou uma caixa que está no chão pode ser movida empurrando-a, ou seja, aplicando força a ela. Assim, quando a força é aplicada, um objeto estacionário entra em movimento ou a força muda a posição de um objeto estacionário.
2. A força altera a velocidade – A velocidade de um corpo em movimento pode ser alterada aplicando força a ele – colocando força no acelerador, a velocidade de um carro em movimento pode ser aumentada e, aplicando os freios, a velocidade pode ser diminuída ou, eventualmente, até parar o carro em movimento. Quando aplicamos força na mesma direção do movimento, a velocidade aumenta. Quando aplicamos força na direção oposta à do movimento, a velocidade diminui.
3. Force stop motion – Isso significa que quando aplicamos força na direção oposta do movimento, ele pode colocar um objeto em movimento em estado de repouso. Por exemplo, um carro em movimento pode ser parado aplicando freios nele. Quando tentamos segurar a bola lançada para nós com força maior do que a força com que ela vem, ela para.
4. A força muda a direção – Quando uma força é aplicada em um ângulo a um objeto em movimento, ela altera a direção do objeto em movimento. Por exemplo, em um jogo de tênis, quando um jogador rebate a bola de volta para o jogador do lado oposto, a força aplicada à bola muda sua direção. Um carro em movimento muda de direção quando uma força é aplicada ao seu volante para girá-lo. Em um jogo de futebol, os jogadores mudam a direção do movimento do futebol batendo na bola com o pé em um ângulo.
5. A força altera a forma – Quando a força é aplicada a um objeto, sua forma e tamanho mudam. Por exemplo, quando um balão inflado é pressionado, uma força aplicada muda sua forma. Quando um bloco sólido de rocha é martelado, a força aplicada pelo martelo muda sua forma para fazer uma estátua. Quando apertamos uma garrafa plástica de água, uma força aplicada muda sua forma e tamanho.

Características da Força

• A força é devido a uma interação de pelo menos dois objetos
• Pode alterar o estado de movimento de um objeto
• Pode alterar a forma de um objeto
• Forças aplicadas a um objeto na mesma direção se somam e a resultante é a mesma direção
• Quando as forças são aplicadas a um objeto na direção oposta, sua força resultante ou resultante é a diferença entre essas forças opostas e sua direção resultante é a mesma da força maior.
• Se as duas forças que atuam sobre um objeto são iguais em magnitude, mas opostas em direção, então a força resultante que atua sobre o corpo é zero.
• É uma quantidade vetorial, portanto, deve ser especificada fornecendo sua magnitude e direção.
• Se a magnitude ou a direção ou ambas mudam, então o efeito da força também muda.
  

Tipos de forças:

• Forças equilibradas versus forças desequilibradas
• As forças que atuam em um objeto podem ser equilibradas ou desequilibradas.
• Forças equilibradas
  

Forças equilibradas são aquelas em que o resultado das forças aplicadas é igual a zero. Eles não causam nenhuma mudança no estado do objeto sobre o qual é aplicado, ou seja, o objeto no qual a força é aplicada o estado não muda de movimento para repouso ou vice-versa, no entanto, forças equilibradas podem alterar a forma e o tamanho de um objeto. Forças equilibradas são iguais em magnitude, mas opostas em direções. Forças equilibradas são consideradas em estado de equilíbrio.

Por exemplo, na queda de braço onde não há vencedor, a força exercida por cada pessoa é igual, mas eles estão empurrando na direção oposta. A força resultante (força líquida) é zero. Ou, em um cabo de guerra, se não houver movimento na corda, as duas equipes estão exercendo forças iguais, mas opostas, equilibradas. Novamente, a força resultante (força líquida) é zero.

Quando as forças são equilibradas, não há mudança de direção.

• Forças combinadas que são equilibradas são sempre iguais a zero.
• Forças equilibradas não podem alterar o movimento ou a direção de um objeto.
• Uma força equilibrada mantém um objeto em movimento com velocidade constante

Um livro sobre a mesa é um exemplo de força equilibrada. A força do peso do livro é contrabalançada pela força normal (força de apoio) da mesa. As duas forças são completamente iguais e opostas.

Um exemplo de uma força equilibrada que mantém um objeto em movimento a uma velocidade constante é o controle de cruzeiro em um carro que tenta igualar as forças de atrito com uma força para a frente. Uma vez que a velocidade constante é obtida, os dois conjuntos de forças são completamente iguais e opostos.

Forças desequilibradas

Ao contrário das forças equilibradas, as forças desequilibradas são aquelas em que a força aplicada resultante é maior que zero. As forças que atuam sobre o objeto não são iguais e sempre fazem com que o movimento de um objeto mude a velocidade e/ou direção em que ele está se movendo.

Quando duas forças desequilibradas são exercidas em direções opostas, sua força combinada é igual à diferença entre as duas forças. A magnitude e a direção da força resultante afetam o movimento resultante. Essa força combinada é exercida na direção da força maior. Por exemplo, se em um cabo de guerra, uma equipe puxa mais forte que a outra, a ação resultante (força líquida) será que a corda mudará seu movimento na direção da força com maior força/magnitude.

Quando forças desequilibradas são exercidas na mesma direção, a força resultante (força resultante) será a soma das forças na direção em que as forças são aplicadas. Por exemplo, se duas pessoas puxam um objeto ao mesmo tempo na mesma direção, a força aplicada no objeto será o resultado de suas forças combinadas.

Quando as forças atuam na mesma direção, suas forças são somadas. Quando as forças atuam em direções opostas, suas forças são subtraídas uma da outra.

Forças desequilibradas também fazem com que um objeto imóvel mude seu movimento

Se não houver nenhuma força resultante agindo sobre o objeto, o movimento não muda. Se houver uma força resultante agindo sobre um objeto, a velocidade do objeto mudará na direção da força resultante.

Forças de contato versus forças sem contato

Dependendo da interação entre uma força e um objeto, as forças são classificadas como forças de contato e sem contato.

Forças de contato: Uma força que pode ser aplicada somente quando está em contato com um objeto é chamada de força de contato. Todas as forças mecânicas são forças de contato, por exemplo, força muscular e força de atrito.

Tipos de forças de contato:

• Força aplicada – A força devido à ação dos músculos é chamada de força aplicada. Também é chamada de força muscular. Aplicamos força muscular durante o trabalho básico do dia a dia de nossa vida, como respirar, digestão, levantar um balde, puxar ou empurrar algum objeto.
• Força normal – É uma força de interação de contato entre superfícies. Sempre atua perpendicularmente às superfícies e fora da superfície.
• Força de atrito – Quando dois objetos deslizam um sobre o outro, eles se esfregam e empurram um contra o outro. Essa força de empurrão é chamada de força de atrito. Por exemplo, acender um palito de fósforo ou parar uma bola em movimento está sob força de atrito.
• Força de tensão – Uma força aplicada onde a força é aplicada através de uma corda, cabo, corda, etc. Uma força de tensão só pode puxar, não pode empurrar. Geralmente assumimos que a tensão em um cabo é a mesma em todos os pontos do cabo.
• Força de resistência do ar – Este é um tipo especial de força de atrito que atua sobre os objetos enquanto eles viajam pelo ar. A força de resistência do ar é frequentemente observada para se opor ao movimento de um objeto. A força geralmente será desprezada devido à sua magnitude desprezível. É mais perceptível para objetos que viajam em alta velocidade (por exemplo, um paraquedista ou um esquiador em declive).
• Força da mola - A força exercida por uma mola comprimida ou esticada é 'força da mola'. A força criada pode ser um empurrão ou um puxão, dependendo de como a mola está presa.

Forças sem contato: Uma força que pode ser aplicada sem qualquer contato com dois corpos é chamada de força sem contato, por exemplo, força magnética, força eletrostática, força gravitacional.

Tipos de forças sem contato

• Uma força gravitacional é uma força que tenta puxar dois objetos um para o outro. Qualquer coisa que tenha massa também tem uma atração gravitacional. Quanto mais massivo for um objeto, mais forte será sua atração gravitacional. A gravidade da Terra é o que mantém você no chão e o que faz com que os objetos caiam. Gotas de água caindo do céu é um exemplo de força gravitacional. A maçã caindo da árvore é o melhor e mais popular exemplo de força sem contato.
• A força magnética é a força exercida por um ímã sobre objetos magnéticos. Eles existem sem qualquer contato entre dois objetos. Por exemplo, os pinos de ferro são atraídos quando estão nas proximidades de um ímã sem nenhum contato físico.
• A força eletrostática é a força exercida por todos os corpos eletricamente carregados sobre outros corpos carregados. Pode ser atraente e repulsivo por natureza com base na carga do corpo. Por exemplo, o carregamento do cabelo e a atração de pedaços de papel para ele.
• A força nuclear é a força que mantém os átomos e suas partículas juntos.

Campo de força

• A região ou espaço em que atuam forças sem contato, como força magnética, força gravitacional e força eletrostática, é chamada de campo de força.
• A região ao redor de um ímã, onde uma substância magnética experimenta força, é chamada de campo magnético.
• A região ao redor de uma carga elétrica, onde uma substância elétrica experimenta força é chamada de campo elétrico.
• Assim, um campo de força é uma esfera de influência de forças sem contato.

Força = Massa × Aceleração

Aceleração - A mudança na velocidade de um objeto é chamada de aceleração. Quando um objeto ganha velocidade, sua aceleração é positiva; quando a velocidade é perdida, a aceleração é negativa.

Massa - Todo objeto é feito de matéria. Quanto mais matéria um objeto tem, maior ele é e mais massa ele tem.

De acordo com a segunda lei do movimento de Newton, empurre um objeto de uma certa massa e ele acelera com base na quantidade de força e massa. Uma pequena força com uma grande massa resulta em uma aceleração lenta e uma grande força com uma pequena massa resulta em uma aceleração rápida. Isso significa que uma força de zero em qualquer massa dá aceleração zero. Se o objeto está parado, ele permanece parado; se estiver em movimento, continua a se mover na mesma velocidade e direção.