Dinâmica: Força normal, força elástica e dinâmica do movimento circular uniforme

Forças de contato e forças de campo

As forças de contato, como o próprio nome define, são aquelas em que ocorre um contato direto entre as superfícies dos corpos que estão interagindo (por exemplo, força normal, força de atrito), ou entre o elemento que aplica a força (fio, barra rígida etc.) e o corpo que a recebe.

As forças de campo atuam sem um contato direto como resultado da existência de um campo - uma região do espaço onde efeitos físicos específicos se fazem sentir (por exemplo, força magnética, força gravitacional etc.).

Força normal

Um exemplo de força de contato é a força normal, veja a figura abaixo:

Página 3

 

A força normal é a reação perpendicular (em geometria, sinônimo de normal) do plano de apoio sobre a superfície inferior do corpo. Embora costume ser representada por uma seta única, na verdade ela se distribui por toda a superfície de contato.

No exemplo acima, como não há movimento do corpo, conclui-se que a força peso é igual à força normal, que resulta da ação do apoio sobre o corpo.

Força elástica

Quando um corpo elástico (por exemplo, uma mola) sofre uma deformação (x) sob a ação de uma força

 

Página 3

 

existe uma relação entre a força e a deformação que obedece à fórmula:

 

Página 3

 

onde k é a constante elástica do corpo elástico, medida em

Página 3

 

no sistema internacional de medidas.

A constante é uma característica do corpo, dependendo do material, dimensões etc.

 

Página 3

 

Obs.: a deformação (x) é medida a partir do ponto de repouso da mola.

Dinâmica do movimento circular uniforme

A primeira lei de Newton diz que um corpo em estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme somente abandona essa condição se houver uma força externa que atue sobre ele. No movimento circular uniforme essa força externa deve existir para que o corpo mantenha tal movimento. A essa força dá-se o nome de força centrípeta. Veja o esquema:

 

Página 3

 

Exemplos de força normal no movimento circular uniforme

a. No caso de um declive. Veja a figura:

 

Página 3

 

Qual será a força normal no ponto B?

São dados: a velocidade no ponto B, o raio de curvatura r, a aceleração da gravidade

 

Página 3

 

e a massa do corpo AmA.

A aceleração e a força centrípeta serão:

 

Página 3

 

 

Página 3

 

A força peso:

Página 3

 

A força normal no ponto B será:

Página 3

b. No caso de um aclive. Veja a figura:

 

Página 3

 

Qual será a força normal no ponto C?

Dados: a velocidade no ponto C, o raio de curvatura r, a aceleração da gravidade g ? e a massa do corpo A (mA).

A aceleração e a força centrípeta serão:

 

Página 3

 

Página 3


A força peso:
 

Página 3



A normal no ponto C será:
 

Página 3



Obs.: conforme o caso, pode-se constatar diminuição ou aumento da força normal em relação a força peso. 

*Carlos Alberto Campagner é engenheiro mecânico, mestre, professor de pós-graduação e autor de "Física no Cotidiano"

titulo-box Shopping UOL

UOL Cursos Online

Todos os cursos