Hoje eu vou te ensinar quais são os tipos de forças existentes na física, quais são as suas fórmulas e como elas funcionam.
O que é força?
Antes de te falar sobre quais são os tipos de forças, eu devo te contar o que é força. Em síntese, força é o agente que pode mudar o estado de um corpo.
Em outras palavras, a força é capaz de mover ou tirar do movimento um corpo. Além disso, a força é uma grandeza vetorial. Ela tem:
- Módulo: o módulo é a intensidade da força.
- Direção: ela pode ser horizontal ou vertical. Isso porque ela é a própria direção em que o corpo se move ou que a força atua.
- Sentido: é o lado onde a força é aplicada.
Um detalhe importante é que todos os vetores têm essas 3 características ao mesmo tempo. Sendo assim, esses fatores ajudam na sua identificação e diferenciação. A mesma coisa acontece com as forças.
Unidade de medida da força e Lei de Newton
De acordo com o Sistema Internacional de Unidade, a medida da força sempre será feita por: kg.m/s². Essas unidades apontam que se trata de massa (kg) multiplicado pela aceleração (m/s²).
A fórmula que resultou nessa unidade foi descoberta por Isaac Newton. Sendo que Newton dedicou a sua vida aos estudos das forças e fez várias descobertas.
Desse modo, o mundo concordou em resumir a unidade e chamá-la de N (Newton). Ou seja, N e kg.m/s² são a mesma coisa.
Só que um é o nome oficial enquanto o outro é um apelido. Já as Leis de Newton são um conjunto de leis que definem o que são e qual é o comportamento das forças. As leis são:
1º Lei de Newton: também chamada de Lei da Inércia. Ela diz que se nenhuma força atuar sobre um corpo, ou se as forças que atuam em um corpo se anulem, esse corpo pode estar em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.
2º Lei de Newton: também conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica.
Essa lei diz que a força existente sobre um corpo é igual à massa deste corpo multiplicada pela aceleração que ele sofre. Foi nessa lei que houve a criação da fórmula f=m.a.
3º Lei de Newton. Chamada de Lei da Ação e Reação. Ela diz que as forças sempre surgem em pares. Dessa forma, se um corpo A faz uma força sobre o corpo B, o corpo B produz sobre uma força igual, porém, no sentido oposto.
Efeitos das forças
As forças alteram o estado de um corpo. Sendo assim, os seus possíveis efeitos são causar deformação ou variar a velocidade gerando aceleração. No entanto, existem variações dentro dessas duas possibilidades.
1- Variar a velocidade. Neste caso, a força causa uma aceleração. Desse modo, se o corpo estava em repouso, a força pode colocá-lo em movimento.
Contudo, se ele já estava em movimento, a força pode mudar a sua velocidade para maior ou menor, até parar. Sendo que o módulo da velocidade varia quando a força é aplicada na mesma direção do vetor velocidade.
Logo, isso irá aumentar ou diminuir o valor do movimento que já existia. Por outro lado, a direção da velocidade varia quando a força aplicada tiver uma direção diferente.
Dessa forma, o que estava se movendo para a direita pode ir para a esquerda ou ainda parar.
2- Causar deformação. Alguns corpos têm propriedades diferentes de outros, mais duros e maciços. Dessa maneira, a força aplicada sobre ele pode deslocar o corpo, mas causar uma deformação nele.
Tipos de forças
Existem vários tipos de forças que atuam sobre os corpos. Elas podem ser agrupadas em dois grandes conjuntos:
- Forças de campo. Também chamadas de forças à distância. São as forças que os corpos envolvidos não precisam estar muito próximos. Alguns exemplos desse tipo de força são: força de peso e de atração.
- Forças de contato. Neste tipo de força, os dois corpos se “encostam”. Ou seja, é a força usada para empurrar ou puxar algo. Um exemplo disso são as forças de atrito.
Você reparou que eu coloquei a palavra encostar entre aspas? Eu fiz isso, pois, na realidade, nada encosta em nada. Ficou surpreso?
Pois é, se analisarmos o toque do ponto de vista microscópico, é possível notar que os átomos que compõem cada corpo se repelem. Talvez você esteja se perguntando o que acontece quando os átomos se tocam.
Em síntese, quando os átomos se tocam, ocorre uma liberação muito grande de energia, como uma explosão, isto é o que chamamos de energia nuclear.
Portanto, quando falamos em forças de campo e de contatos, estamos falando do ponto de vista macroscópico. Enfim, os tipos de forças existentes são:
1- Força gravitacional e força peso
As duas são a mesma coisa. Contudo, uma se aplica em uma situação cotidiana. Essa força é a atração que surge entre dois corpos que possuem massas.
A força peso é a que nos mantém dentro da terra. Sem ela, nós sairíamos de órbita flutuando pelo espaço. Neste contexto, a fórmula é P=m.g. Sendo que g é a aceleração da gravidade na terra, que fica perto de 10m/s².
O mesmo ocorre entre os planetas e o sol. É por causa da força gravitacional que o nosso Sistema Solar continua existindo.
No entanto, a fórmula é mais complexa, já que são dois corpos de grandes proporções e relevância que conta com suas próprias gravidades internas. Fórmula:
2- Tipos de forças: força magnética
É a força que surge pela movimentação de cargas. Essa força faz com que os ímãs sejam atraídos ou repelidos. Acontece que a movimentação de elétrons gera um campo magnético com polos negativos e positivos.
O planeta terra também tem seu campo magnético e é por isso que agulhas com afinidade magnética podem se alinhar com o polo do planeta. É desse modo que as bússolas funcionam. A fórmula da força magnética é:
3- Força elétrica
A força elétrica se expressa como atração ou repulsão de cargas elétricas. Sendo assim, a força elétrica pode fazer com que os elétrons presentes nos condutores desloquem-se em uma direção específica.
Dessa forma, as correntes elétricas surgem e abastecem os circuitos elétricos. Tudo isso faz parte da energia das nossas casas.
Em relação ao cálculo, a força elétrica pode ser calculada de uma forma parecida com a força gravitacional.
Isso porque, as cargas produzem um campo elétrico, bem como uma interfere na outra. Daí a expressão forças eletromagnéticas. Enfim, a fórmula da força elétrica é:
4- Força nuclear
Este tipo de força mantêm a estabilidade dos núcleos dos átomos. Sendo assim, é ela quem mantém os elétrons em órbita, formando o átomo, apesar do pouco de repulsão que poderiam ter.
Foi com base na hipótese de desequilíbrio dessas forças que surgiram as bombas atômicas.
5- Tipos de forças: força de atrito
Esta força surge em decorrência das atrações moleculares. Os elétrons do mesmo sinal se repelem. No entanto, quando eles estão arranjados em átomos que formam moléculas isso muda.
Existe um jogo de sinais que equilibra as forças, por isso, saímos da análise do elétron e focamos na molécula como um todo. As moléculas podem ter 3 formas de interações entre si:
- Dipolo induzido;
- Dipolo-dipolo;
- Ligação de hidrogênio.
Esses três tipos são como colas que se formam entre as moléculas.
6- Força centrípeta, centrífuga e forças fictícias
A força centrípeta é aquela onde o vetor resultante aponta para o centro, por exemplo, ao girarmos uma pedra presa em uma corda.
Ela pode ser decomposta em dois vetores: uma tração que aponta para o centro (causada pela corda) e um vetor velocidade (que nós movimentamos).
Ao somarmos esses dois movimentos ao mesmo tempo, eles resultam na centrípeta. Como foi causada pela junção das duas forças reais, diz-se que é uma força real.
Já as forças fictícias são chamadas assim, pois elas são fenômenos que ocorrem como consequência de outras forças. Um exemplo disso é a força centrífuga.
7- Tipos de forças: força resultante ou de equilíbrio
Por fim, temos a força resultante ou de equilíbrio. Calcular a força resultante de um corpo é descobrir qual o valor único que representa a junção de todas as forças que existem ali.
Sendo que para fazer isso é preciso analisar todos os vetores (forças) que atuam e fazer a soma vetorial.
Quando a força resultante for igual a zero (nula), diz-se que o corpo está em equilíbrio, ou parado, ou em Movimento Retilíneo Uniforme.
Enfim, gostou de aprender quais são os tipos de forças? o que são dipolos; propagação do calor; polaridade e Termoquímica, o que é? Definição, reações químicas e entalpia
