Quando empurramos uma porta, jogamos bola ou até mesmo permanecemos de pé no chão, estamos observando manifestações de força. Esse conceito fundamental da física é essencial para compreender como os corpos se movem ou permanecem em repouso diante de diferentes interações.
Força não é apenas algo que sentimos, mas uma grandeza física mensurável, capaz de provocar aceleração, deformação ou equilíbrio em um corpo. Seja entre objetos “em contato” ou à distância, ela está por trás de todos os fenômenos mecânicos observáveis.
O que você vai ler neste artigo:
O que é força na física
A força é definida como qualquer interação física capaz de alterar o estado de movimento de um objeto ou provocar deformações. Ela está diretamente relacionada à segunda lei de Newton, que indica que a aplicação de uma força sobre um corpo pode gerar uma aceleração proporcional à sua massa (F = m · a).
Esse conceito é uma grandeza vetorial, ou seja, possui módulo (intensidade), direção (linha de ação) e sentido (para onde aponta). Assim, a forma como uma força atua depende não apenas de sua intensidade, mas também da sua orientação no espaço.
Unidade de medida da força
No Sistema Internacional (SI), a unidade utilizada para medir força é o newton (N). Um newton corresponde à força necessária para acelerar um corpo de 1 kg com uma aceleração de 1 m/s².
Como medimos a força
As forças podem ser medidas por meio de dinamômetros, instrumentos baseados em molas de constante elástica conhecida. A deformação da mola indica a intensidade da força aplicada.
Tipos de força e suas características
Existem diversos tipos de força, e as distinções entre elas nos permitem compreender melhor como os corpos interagem em diferentes contextos físicos.
Força gravitacional (força peso)
A força gravitacional é aquela presente entre dois corpos com massa, sendo responsável por manter nos vinculado à superfície da terra. No caso de objetos próximos à superfície do planeta, chamamos essa força de peso.
Fórmulas envolvidas:
- Força entre dois corpos:
F = G · (M · m)/r² - Peso de um corpo na Terra:
P = m · g, onde g ≈ 9,8 m/s²
Força elétrica
É a força que causa atração ou repulsão entre partículas eletricamente carregadas. Assim, está na base do funcionamento de muitos fenômenos do nosso cotidiano, como o funcionamento de dispositivos eletrônicos e reações químicas.
Fórmula elétrica:
F = k · (Q · q)/r²
Força magnética
Manifesta-se sobre cargas em movimento em presença de um campo magnético. Um exemplo é a força que atua sobre um elétron circulando em uma bobina ou a que orienta agulhas de bússola.
Fórmula:
F = q · v · B · senθ
Força de atrito
Surge na interação entre superfícies e tem direção oposta ao movimento relativo entre elas. Embora pareça “frear” objetos, é essencial em diversas situações, como ao caminhar ou frear um carro.
Fórmula:
Fₐₜ = μ · N, onde N é a força normal.
Força elástica
Relaciona-se com corpos deformáveis, como molas ou elásticos, que tendem a retornar à sua forma original após serem tensionados ou comprimidos.
Fórmula da força elástica (Lei de Hooke):
F = -k · x
Força de empuxo
Essa força ocorre quando um corpo é imerso em um fluido, como água ou ar, e tende a empurrá-lo para cima. Ela explica, por exemplo, a flutuação de barcos.
Fórmula:
F = d · g · V, onde d é a densidade do fluido e V, o volume imerso.
Como a força age nos corpos segundo Newton
Isaac Newton foi o responsável por estabelecer as três leis fundamentais da dinâmica, que explicam como as forças influenciam o movimento dos corpos.
Primeira Lei – Lei da Inércia
Se nenhuma força atuar sobre um corpo, ele permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (MRU). Isso significa que a força é necessária para mudar o estado de movimento, não para mantê-lo.
Exemplo: Um livro sobre a mesa não se move, pois está em equilíbrio de forças, seu peso é compensado pela força normal da superfície.
Segunda Lei – Princípio Fundamental da Dinâmica
Toda força resultante causa uma aceleração proporcional à massa do corpo, ou seja:
F = m · a
Essa fórmula mostra que, para gerar a mesma aceleração, corpos maiores exigem forças maiores.
Terceira Lei – Ação e Reação
Toda força aplicada gera uma reação de mesma intensidade e direção, mas em sentido contrário. Vale destacar que, essas forças atuam em corpos distintos.
Exemplo: ao empurrar uma parede, a parede “empurra” você de volta com uma força igual e contrária, embora não se desloque.
Forças fictícias
Embora o conceito de força esteja relacionado a interações reais entre corpos, em referenciais não inerciais(acelerados), surgem as chamadas forças fictícias(ou aparentes).
Um exemplo clássico é o da força centrífuga, observada em curvas de estrada ou brinquedos giratórios. Nesses casos, sentimos como se uma força nos empurrasse para fora da curva. Na verdade, trata-se da manifestação da inércia do nosso corpo, que resiste à mudança de direção imposta por uma força real, a centrípeta.
Fórmulas essenciais para vestibulares
Dominar as principais expressões matemáticas relacionadas às forças é fundamental para resolver questões com segurança. Abaixo, destacam-se algumas fórmulas frequentemente cobradas:
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Tipo de força |
Fórmula principal |
Unidade SI |
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Força resultante |
F = m · a |
N (kg·m/s²) |
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Força peso |
P = m · g |
N |
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Elétrica |
F = k · (Q · q)/r² |
N |
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Atrito |
Fₐₜ = μ · N |
N |
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Elástica |
F = -k · x |
N |
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Empuxo |
F = d · g · V |
N |
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Magnética |
F = q · v · B · senθ |
N |
Além de decorar essas fórmulas, é essencial entender sua aplicação prática e seus conceitos envolvidos, pois muitas questões exigem interpretação contextualizada, especialmente no ENEM.
A força é o elo que conecta todas as ações físicas da natureza, que envolve desde o movimento de planetas ao simples ato de caminhar. Essa grandeza fundamenta toda a dinâmica dos corpos e está por trás de inúmeros fenômenos com os quais convivemos diariamente. Portanto, é de suma importância compreender seus tipos, propriedades e leis associadas.