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Na física, compreende-se força como sendo uma grandeza capaz de modificar o estado ou direção de movimento de um determinado corpo. Isaac Newton descreve, na sua segunda lei de Newton , a relação entre força, massa e aceleração, definindo que a intensidade de uma força é o produto da massa por uma aceleração. Entenda melhor como funciona essa relação e aprenda também como calcular o valor de uma força.
Passos
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Entenda a relação entre força, massa e aceleração. A intensidade da força aplicada a um determinado objeto é o produto entre sua massa e sua aceleração. [1] X Fonte de pesquisa Podemos representar essa relação através da seguinte fórmula: Força = Massa x Aceleração . Para calcular numericamente uma força, há outros detalhes aos quais você deve estar atento:
- Para a massa, a unidade de medida padrão é o quilograma ( kg ).
- Já para a aceleração, a unidade padrão é o metro por segundo ao quadrado ( m/s² ).
- Finalmente, para a força, a unidade padrão é o Newton ( N ). O Newton é uma unidade derivada, onde 1N = 1 kg x 1 m/s² .
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Determine a massa do objeto. Por definição, a massa de um determinado objeto é a quantidade de matéria que ele contém. [2] X Fonte de pesquisa A massa é uma característica particular de um objeto, que não muda, não importa onde ele se encontre; já o peso depende da aceleração gravitacional de onde o objeto estiver. [3] X Fonte de pesquisa No sistema métrico, a massa pode ser expressa em gramas ou quilogramas. Para o exemplo, vamos considerar um caminhão com a massa de 1.000 kg .
- Utilize uma balança de feixe triplo ou de dois pratos para determinar a massa do objeto. Esta estará expressa em quilogramas ou gramas .
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Determine a aceleração do objeto. Por definição, a aceleração é a variação na velocidade do objeto por uma determinada unidade de tempo. [4] X Fonte de pesquisa Além de representar um aumento na velocidade, a aceleração pode expressar uma perda de velocidade ou mesmo uma mudança de sentido na trajetória do objeto. [5] X Fonte de pesquisa Assim como utilizamos um velocímetro para medir velocidade, podemos obter a aceleração de um objeto através de um acelerômetro. No nosso exemplo, vamos supor que o caminhão de 1.000 kg de massa possui uma aceleração de 3 m/s² .
- No sistema métrico, a velocidade pode ser expressa em centímetros por segundo ( cm/s ) ou metros por segundo ( m/s ), enquanto que a aceleração pode ser apresentada em centímetros por segundo ao quadrado ( cm/s² ) ou metros por segundo ao quadrado ( m/s² ).
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Multiplique a massa do objeto pela sua aceleração. O resultado desse produto é a intensidade da força. Aplique os números obtidos para a massa e para a aceleração na equação para conhecer o valor da força aplicada nesse objeto. Não se esqueça de que a sua resposta deve ser expressa em Newtons ( N ). [6] X Fonte de pesquisa
- Força = Massa x Aceleração.
- Força = 1.000 kg x 3m/s².
- Force = 3.000 N.
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Descubra o valor da massa caso você tenha a força e a aceleração. Se você conhece os valores da força e da aceleração, basta aplicá-los na fórmula para encontrar a massa desse objeto. Faça da seguinte maneira: [7] X Fonte de pesquisa
- Força = Massa x Aceleração.
- 3 N = Massa x 3 m/s².
- Massa = 3 N / 3 m/s².
- Massa = 1 kg.
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Descubra o valor da aceleração caso você tenha a força e a massa. Se você conhece os valores da força e da massa, basta aplicá-los na fórmula para encontrar a aceleração aplicada nesse objeto. Faça da seguinte maneira: [8] X Fonte de pesquisa
- Força = Massa x Aceleração.
- 10 N = 2 kg x Aceleração.
- Aceleração = 10 N / 2kg.
- Aceleração = 5 m/s².
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Calcule a aceleração do objeto. Caso você tenha o valor da massa, para encontrar o valor da força basta apenas descobrir o valor da aceleração que esse objeto sofreu. Para obtê-la matematicamente, utilize a seguinte expressão: Aceleração = (Velocidade Final - Velocidade Inicial)/Variação do Tempo . [9] X Fonte de pesquisa
- Exemplo: caso um corredor alcance a velocidade 6 m/s em 10 segundos, qual foi sua aceleração?
- Temos que o valor da velocidade final é de 6 m/s. Considerando que ele saiu do repouso, a velocidade inicial é de 0 m/s. O tempo do seu percurso foi de 10 s.
- Aceleração = (6 m/s - 0 m/s)/10 s = (6 m/s)/10 s = 0,6 m/s²
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Dicas
- Perceba que, pela relação entre força, massa e aceleração, podemos inferir que a força aplicada a um objeto de pouca massa, porém com grande aceleração, pode ser igual a força aplicada a um objeto de grande massa, porém com baixa aceleração.
- Uma força pode receber um nome especial dependendo de como age em um objeto: se ela faz com que ele perca velocidade, pode ser chamada de arrasto; se ela provoca uma rotação do corpo ao redor do seu eixo, pode ser chamada de torque.
- Uma massa de 20 gramas acelerada a 5 centímetros por segundo ao quadrado carrega uma força de 100 gramas vezes centímetros por segundo ao quadrado . A essa relação de unidades de medida ( g x cm/s² ) damos o nome de dina .
- Uma massa de 150 quilogramas acelerada a 10 metros por segundo ao quadrado carrega uma força de 1.500 quilogramas vezes metros por segundo ao quadrado . A essa relação de unidades de medida ( kg x m/s² ) damos o nome de Newton .
- Peso é o efeito produzido por uma aceleração gravitacional (resultado de um campo gravitacional) sob a massa de um certo corpo. [10] X Fonte de pesquisa No planeta Terra, a aceleração da gravidade é de, aproximadamente, 9,8 m/s². Assim, segundo os padrões do sistema métrico, um corpo com massa de 100 quilogramas pesa 980 Newtons, e um corpo com massa de 100 gramas pesa cerca de 980 dinas. Quando usamos uma balança de mola, ela mede a força que a gravidade exerce sobre um objeto: portanto, obtemos o peso desse corpo e não sua massa (em linguagem comum, "peso" e "massa" são palavras com significados similares).
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Materiais Necessários
- Balança de pratos ou de mola.
- Acelerômetro.
- Lápis e papel ou calculadora.
Referências
- ↑ https://sciencing.com/what-does-g-force-mean-13710432.html
- ↑ https://education.jlab.org/qa/mass_01.html
- ↑ http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/space-environment/2-what-is-mass.html
- ↑ https://www.bbc.com/bitesize/guides/z2b9hv4/revision/1
- ↑ https://www.physicsclassroom.com/class/1DKin/Lesson-1/Acceleration
- ↑ https://www.bbc.com/bitesize/guides/zxxxdxs/revision/4
- ↑ https://sciencing.com/calculate-mass-weight-6399639.html
- ↑ https://www.omnicalculator.com/physics/acceleration
- ↑ https://www.bbc.com/bitesize/guides/z2wy6yc/revision/2
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