Analise cada sistema de forças e responda qual é a direção, sentido e módulo da força resultante

Veja o que é a Força Resultante e como ela se distribui no plano horizontal e no plano inclinado. Veja como fazer o cálculo das forças que atuam sobre um determinado corpo para encontrar a Resultante de Forças, com a Grandeza vetorial, seu módulo, direção, e sentido.

Nesta aula de Física você vai aprender o que é e quais as características da resultante de duas ou mais forças no plano horizontal e no plano inclinado.

Você vai aprender ainda a identificá-las sempre como grandezas vetoriais e em seguida saberá calcular a aceleração de blocos em movimento na direção horizontal e inclinada. Vem com a gente e se prepare para mandar em Física no Enem e nos vestibulares com a força resultante!

O primeiro passo para começar esta revisão é ver um resumo com a professora Lia, que dá aulas de Física no canal do Curso Enem Gratuito, com todas as dicas sobre a Força Resultante.

Força Resultante

Um corpo pode estar submetido a forças que atuam nele em diferentes direções e sentidos. Para compreender os efeitos de um grupo de forças que atuam em um corpo, é mais fácil tratarmos todas as forças como uma única força. Esta força será o resultado da soma de todas envolvidas.

Essa única força denominamos de “Força Resultante” ou “Resultante das Forças”. Como é uma grandeza vetorial, devemos sempre observar seu módulo, direção e sentido.

Forças na mesma direção

A – Quando elas tiverem mesmo sentido, a Resultante delas será a soma das duas:

B – Quando elas tiverem sentidos opostos, a Resultante será obtida pela subtração da menor pela maior e seu sentido será o da força maior:

Forças em direções perpendiculares, conhecido também ortogonais

A resultante das forças será obtida usando o Teorema de Pitágoras e o sentido será aquele da soma realizada através do método do paralelogramo ou da poligonal.

Para todos os demais ângulos formados entre duas Forças, inclusive 90o, a Resultante será obtida pela lei dos cossenos para Resultantes e o sentido será dado pela regra do paralelogramo ou da poligonal como mostrada no caso anterior.

Força resultante no plano horizontal com cálculo da aceleração

Utilizaremos dois exemplos, o primeiro sem atrito e o segundo com atrito. Vamos lá?

Exemplo 1

No bloco da figura estão representadas duas Forças que agem sobre ele. Admita que o bloco possui massa de 2kg.

Considere que  tem intensidade F1 de 3,5N e F2 1N. Vamos calcular a aceleração do bloco:

Como as Forças têm mesma direção e sentidos opostos, o cálculo da resultante fica:

Fr = 3,5 – 1

Fr = 2,5N

Para calcular a aceleração, fazemos uso da segunda lei de Newton Fr = m.a

2,5 = 2.a

a = 2,5

a = 2,5/2

Resultado: aceleração = 1,25 m/s2

Exemplo 2

Agora vamos ver um exemplo onde o atrito é levado em consideração. No bloco abaixo está representado um força de 20N e sua massa é 4kg. Entre a superfície e o bloco existe atrito cujo coeficiente vale 0,3. Utilize para aceleração da gravidade 10m/s2. Calcule a aceleração do bloco.

Primeiramente iremos identificar as forças envolvidas: vamos calcular a força peso e, ao mesmo tempo, saberemos o valor da força normal:

P = m . g

P = 4.10

P = 40N

Então, a força normal também será 40N. Agora calculamos a força de atrito cuja fórmula já vimos em outro post que é:

Fat = μ . N

Fat = 0,3.40

Fat = 12N

Agora calculamos a aceleração utilizando a segunda lei de Newton, mas com o incremento do atrito:

F – Fat = m . a

20 – 12 = 4.a

8 = 4.a

4.a = 8

a = 8/4

Resultado: a = 2 m/s2

Percebeu que fomos passo a passo? Fazendo assim você consegue prestar atenção a todos os detalhes. Não dê bobeira!

Resumo sobre a Força de Atrito

Confira agora com o professor de física Antônio Martins, o Tonho, do canal do Curso Enem Gratuito, as dicas básicas para você calcular a Força Resultante com o componente da Força de Atrito:

Força resultante no plano inclinado com cálculo da aceleração

Aqui, mais do que nunca, é necessário irmos devagar e estarmos atentos à todos os detalhes envolvidos. Veja porquê:

Um plano inclinado consiste em uma superfície plana com uma inclinação em relação a horizontal dada por um ângulo. Observe a figura:

Antes de começar os exemplos, precisamos relembrar de alguns detalhes:

• A força Peso é e sempre será vertical e com sentido para baixo;
• A força Normal sempre será perpendicular a superfície de contato;
• A força de Atrito sempre terá sentido oposto ao movimento.

Agora, acompanhe:

Para obtermos a aceleração em rampa inclinada, precisamos decompor a força peso na direção de deslocamento do bloco. Também podemos calcular a força de Atrito (paralela à rampa) e, na direção perpendicular à rampa, calculamos a força Normal.

Notas:

• θ1 e θ2 são iguais, isto é, possuem o mesmo valor.
• Px representará a força Peso decomposta na direção do deslocamento, enquanto Py na direção perpendicular a superfície de contato. Veja na figura suas representações:

• Px será calculado através do seno do ângulo θ1, pois tem o mesmo comprimento do cateto oposto a θ2, isto é: Px = P.  sen θ1.
• Py será calculado usando o cosseno do ângulo θ1, pois equivale ao cateto adjacente do ângulo θ2, isto é:  Py = P. cos θ1.
• Lembre-se que Py = N, por isso que calculamos ele.

Resumo sobre o Plano Inclinado

Antes de acompanhar a resolução de exercícios de Plano Inclinado, confira a revisão com o professor Marcelo Alves, do canal do Curso Enem Gratuito:

Exercícios de plano inclinado

Agora, vamos a um exemplo para resolveremos tudo passo a passo:

A rampa abaixo possui inclinação de 51o e sobre ela desliza uma caixa de massa de 5 kg. Admita que o coeficiente de atrito entre a superfície da rampa e a base da caixa seja 0,2 e utilize g = 10 m/s2.

Primeiramente, desenhe todas as Forças envolvidas e determine com qual aceleração a caixa se movimenta.

Resolução:

Desenhando os vetores das Forças envolvidas:

Passos para o cálculo da aceleração:

1. Calculamos a força Peso;
2. Depois calculamos Px e Py;
3. Calculamos a força de atrito;
4. Por fim, calculamos a aceleração através da segunda lei de Newton. Lembre-se de que a Força utilizada na fórmula é aquela que gera o movimento, isto é, o Px.

Vamos lá, então, para o segundo passo:

• 1º Força Peso: P = m . a
• P = 5.10
• P = 50 N

2º Px e Py:   Px = P. senθ e Py  = P. cosθ

3º Força de Atrito: Fat = μ . N       Lembre que a Força Normal é igual a Py:

4º Enfim, calculamos a aceleração pela segunda lei de Newton onde F é o Px: 

Interpretando essa questão, podemos perceber que a caixa desce a rampa com aceleração de 6,5 m/s2. Como utilizamos os valores aproximados para seno e cosseno, o valor da aceleração calculada também é aproximado.

Viu como fazer tudo detalhadamente torna mais fácil resolver questões de força resultante?

Videoaula

Para terminar, assista à videoaula abaixo, com a professora Lia!

Exercícios sobre força resultante

Agora resolva os exercícios sobre força resultante selecionados pela equipe do Curso Enem Gratuito!

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