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 magnitude que muda a quantidade de movimento ou a forma dada a um corpo ou partícula . Não deve ser confundido com os conceitos de esforço ou energia .
Comumente, o conceito de força é explicado nos termos da mecânica clássica estabelecidos pelos princípios de Isaac Newton (1642-1727), conhecidos como Leis do Movimento e publicados em 1687 em seus Principia Mathematica .
De acordo com a mecânica clássica, a força que afeta um corpo é responsável por mudanças em seu estado de movimento, como sua trajetória retilínea e seu deslocamento uniforme, e por lhe dar uma aceleração (ou desaceleração). Além disso, qualquer força atuando em um corpo gera uma força idêntica, mas na direção oposta.
Normalmente falamos de força em nossa vida diária, sem necessariamente usar essa palavra como a física faz . A força é estudada pela física e segundo ela , quatro forças fundamentais são reconhecidas em nível quântico : a força gravitacional, a força eletromagnética, a força nuclear forte e a força nuclear fraca.
Em contraste, 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 da força
Uma força pode ser considerada uma entidade física que descreve a intensidade das interações entre objetos , intimamente relacionadas à energia .
Para a mecânica clássica, toda força é composta por uma magnitude e uma direção , razão pela qual é denotada por um vetor . Isso significa que é uma grandeza vetorial, não escalar.
Tipos de força
Existem vários tipos de força, dependendo de sua natureza e foco:
De acordo com a mecânica newtoniana:
- Fricção de força . É a força que se opõe à mudança de movimento dos corpos, exercendo uma resistência para sair do estado de repouso, ou de movimento, como podemos perceber ao iniciar um objeto pesado ao empurrá-lo.
- Força gravitacional. É a força exercida pela massa de corpos sobre objetos próximos, atraindo-os uns para os outros. Essa força se torna perceptível 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 vivemos em sua superfície; existe uma força de atração gravitacional 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 que é exercida a partir do contato físico direto entre um corpo e outro.
- Força à distância. É a força que pode ser exercida sem nenhum 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 ao seu redor, forçando objetos menores a desviarem suas trajetórias e se aproximarem deles.
- Força eletromagnética É a força exercida por campos eletromagnéticos sobre as partículas carregadas da matéria , seguindo a expressão da força de Lorenz.
De acordo com a mecânica quântica:
- Força gravitacional. É a força exercida por uma massa sobre a outra, sendo uma força fraca, apenas em uma direção (atrativa), mas efetiva 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 ligação molecular. É mais forte do que gravitacional e possui dois sentidos (atração-repulsão).
- Força nuclear forte. É a força que mantém os núcleos dos átomos estáveis, mantendo os nêutrons e os prótons juntos . É mais intenso do que eletromagnético, mas tem alcance muito menor.
- Força nuclear fraca. É a força responsável pela decadência radioativa, capaz de realizar mudanças na matéria subatômica, com um alcance ainda menor do que as forças nucleares fortes.
Unidades de força
De acordo com o Sistema Internacional , a força é medida em unidades chamadas Newtons (N) , em homenagem ao grande físico britânico. Essas unidades correspondem a 100.000 dines e são entendidas como a quantidade de força aplicada durante um segundo a uma massa de um quilograma, para que adquira a velocidade de um metro por segundo . Ou seja que:
1 N = (1kg x 1m) / 1 s 2
Existem outras unidades para outros sistemas métricos, que são equivalentes, 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 medição de força . Também é usado para calcular o peso dos objetos. Foi inventado pelo próprio Isaac Newton, usando 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 do qual existe uma mola ou espiral que funciona como uma mola. A medição da força será marcada em uma de suas extremidades (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 derrotando a força da gravidade. Se empurrarmos um corpo maciço com o ombro , como uma geladeira, não teremos apenas que superar a gravidade , mas também a força de atrito que se opõe ao movimento.
O mesmo acontece quando enfiamos um ímã de geladeira , pois a força magnética o mantém no lugar, mas se o aproximarmos de outro ímã pelo mesmo pólo, por outro lado, notaremos uma tênue força repulsiva, que é outro caráter da mesma força. magnético.
Força e movimento
Força e movimento estão fortemente envolvidos um com o outro. Em primeiro lugar, porque força é aquela que é capaz de iniciar, parar ou modificar um movimento .
Por exemplo, quando uma bola de beisebol bate contra o taco, a força do batedor é impressa no segundo para desviar sua trajetória (a mesma que a força do arremessador inicialmente deu a ela, uma vez que a bola está normalmente em repouso) e jogá-la fora no campo.
Enquanto 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, várias fórmulas matemáticas estarão disponíveis para calculá-los.
Siga em: Movimento
Força da gravidade
A força da gravidade é aquela força atrativa que as massas exercem sobre a matéria ao seu redor , com uma intensidade proporcional à sua massa e inversamente proporcional à distância que as separa.
Na verdade, o Sol atrai nosso planeta à distância, com o mesmo tipo de força com que nos atrai, que vivemos em sua superfície. A gravidade pode ser superada momentaneamente, como fazemos quando saltamos, mas eventualmente sucumbiremos a ela. Tudo que sobe livremente tem que descer.
Forças intermoleculares
Que mantêm as moléculas juntas , formando estruturas mais complexas e mais massivas, dependendo diretamente da natureza dos átomos envolvidos. É por isso que eles também são conhecidos como ligações intermoleculares ou ligações atômicas. Essas forças podem ser de dois tipos: as forças de Van der Waals ou as pontes de hidrogênio.
Siga com: Dynamics
