Força Peso – O que é? Força gravitacional, Segunda Lei de Newton e Exercícios
A força peso é a força necessária para impedir que um objeto caia livremente.
Quando estudamos sobre força e movimento, o primeiro contato que temos com a física é na Mecânica Newtoniana. A relação que existe entre uma força e a aceleração produzida por essa força foi descoberta por Isaac Newton. A Segunda Lei de Newton dá base para estudarmos a força peso, pois nos permite compreender melhor as causas do movimento.
Explicaremos mais sobre ela a seguir, só aqui no Gestão Educacional!
A Segunda Lei de Newton
Enquanto a Primeira Lei de Newton descreve o que ocorre com um corpo quando não atuam forças sobre ele – ou melhor dizendo, quando a resultante força que atua sobre ele é nula, a segunda lei de newton reflete o contrário: o que acontece com um corpo sob ação de uma força resultante não nula?
Caso o corpo não esteja parado e também não esteja em MRU (Movimento Retilíneo Uniforme), deverá ter aceleração. Essa aceleração depende da força que atua sobre o corpo, tendo a mesma direção e o mesmo sentido da força.
Mas, afinal, do que depende o valor dessa aceleração?
Se aplicarmos a mesma força em dois diferentes objetos que estão em repouso, podemos afirmar que a aceleração será:
- Maior para objetos que oferecem menor oposição ao movimento, ou seja, têm menor inércia;
- Menor para objetos que possuem maior oposição ao movimento, ou seja, possuem maior inércia.
O valor da inércia de um corpo está ligado diretamente à massa dele. Maior massa significa maior inércia; menor massa significa menor inércia. Assim, podemos substituir o valor da inércia de um corpo pelo valor da massa, obtendo a expressão matemática que irá formar a Segunda lei de Newton:
Sendo “F” a força resultante, “m” a massa do objeto e “a” a aceleração que este possui.
A unidade de medida da força, no sistema internacional, é Newtons:
[VEJA TAMBÉM: O QUE SÃO AS LEIS DE NEWTON]
Força gravitacional
A força gravitacional exercida sobre um corpo é um tipo de atração que um segundo corpo exerce sobre o primeiro. Agora, vamos considerar apenas situações em que o segundo corpo é a Terra.
Portanto, a força gravitacional é a força que atrai esse corpo na direção do centro da Terra, ou seja, verticalmente para baixo.
Podemos relacionar essa força à aceleração da segunda Lei de Newton, em que, nesse caso, a aceleração seria a própria gravidade.
Sendo m a massa e g a aceleração gravitacional, que aproximamos geralmente para 9,8 m/s².
Força peso
Um corpo em queda livre adquire aceleração constante, verticalmente para baixo: a aceleração da gravidade. Se um corpo está em queda livre, a única força que atua sobre ele é o peso. Portanto, o peso de um corpo é a força necessária para impedir que o corpo caia livremente em relação ao solo.
Por exemplo, para manter uma bola parada na sua mão, você deve aplicar uma força para cima para equilibrar a força gravitacional que a terra exerce sobre a bola.
Por exemplo: considerando um objeto de aceleração nula em relação ao solo, ou seja, ele está em repouso. Nesse caso, duas forças atuam sobre o corpo: uma força gravitacional Fg, dirigida para baixo, e uma força para cima, que é a força peso, que a equilibra.
Portanto, a força resultante será 0, já que o objeto está em repouso.
Disso, podemos escrever que:
Ou seja, o peso de um corpo é igual ao módulo da força gravitacional que age sobre ele.
Se a Fg é dada pela massa multiplicada pela aceleração da gravidade, podemos escrever, então, a força peso como:
Essa expressão nos mostra que o peso do corpo é diretamente proporcional à sua massa:
- Quanto maior a massa do corpo, maior o peso;
- Quanto menor a massa do corpo, menor o peso.
Atenção: o peso de um corpo não é a mesma coisa que massa! Se você mover o corpo para um local onde a gravidade seja diferente da gravidade da Terra, a massa do corpo continuará a mesma, mas o peso mudará.
Isso faz com que astronautas andem normalmente na Terra, mas podemos ver em vídeos que na Lua, por exemplo, que possui aceleração gravitacional menor, eles andam “saltando”.
Popularmente, quando queremos saber se estamos precisando ou não emagrecer, dizemos que vamos nos “pesar”, porém, o que estamos realmente fazendo é sabendo o valor da massa do nosso corpo.
Exercícios Resolvidos
1) A massa de um astronauta é de 100kg. Determine o peso desse astronauta:
- A) Na superfície da Terra, sendo g = 9,8m/s².
- B) Na superfície da lua, sendo g = 1,7 m/s².
RESPOSTA:
- A) P = m.g = 100 . 9,8 = 980 N
- B) P = m.g = 100 . 1,7 = 170 N
2) Um bloco de massa de 10kg está sobre o tampo horizontal de uma mesa, em repouso. Admita g= 10m/s². Qual a intensidade da força que o tampo da mesa exerce sobre o bloco?
RESPOSTA: como o bloco está em repouso, pela Primeira Lei de Newton, pode-se concluir que a força resultante é nula. Portanto, pela Segunda Lei de Newton, a força peso terá:
P = m.a = 10 . 10 = 100 N.
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