Resolvendo problemas que envolvem força


Quem já estudou física, mesmo que superficialmente, sabe que exercícios que envolvem forças podem ser extremamente complicados. Também pudera: o objetivo da física e explicar não só o mundo e suas coisas, mas também o universo. Se pensarmos em como o mundo é complexo conseguiremos entender como o objetivo da física é ambicioso.

No entanto, e por mais ambicioso que o objetivo seja, a formalização e maneiras de abordagem dos campos da física são possíveis de serem entendidos com um relativo grau de facilidade quando nos dedicamos verdadeiramente. Neste texto vamos dar algumas dicas de como resolver problemas da física que envolvem duas ou mais forças. E ao final dele vamos realizar um exercício em conjunto para aplicarmos essas dicas.

problemas que envolvem força

Dicas ao trabalhar com forças

Estamos a todo o tempo fazendo e sendo submetidos a inúmeras forças. Qualquer objeto sempre tem duas forças vetoriais exercidas sobre ele, chamadas de força normal (N) e força peso (P). Dependendo da situação, outras forças entram em cena. Por exemplo, se temos um objeto suspenso por uma corda, há uma força de tração atuando sobre a corda (T), além da N e P. Se temos um carro em movimento, além das forças P e N, teremos também a força de tração. Os exemplos são inúmeros. Dependendo do caso, podemos ter mais de seis forças atuantes. Diante deste panorama, determinar a resultante das forças pode ser uma tarefa extremamente complexa.

No entanto, nosso querido Newton fez todo o trabalho duro, nos fornecendo os modos de atuação das forças e suas respectivas fórmulas. Vamos passar para algumas dicas que podem ser muito úteis para quando estivermos diante de problemas que envolvam múltiplas forças.

Dica 1: Muito mais que conhecer as milhares de fórmulas existente, é necessário uma boa compreensão dos fundamentos da física, já que são eles quem determinarão quais fórmulas deverão ser utilizadas;

Dica 2: Preste atenção ao texto do enunciado da questão. Erros de interpretação figuram entre os maiores responsáveis por respostas incorretas. Velocidade é diferente de velocidade relativa. Pode parecer um detalhe bobo, mas é fundamental para chegar à resposta correta;

Dica 3: Se a questão não trouxer a figura do sistema físico em questão, vale a pena esquematizá-lo. A figura pode te trazer um insight que você não teria somente com o texto verbal da questão. Geralmente, o sistema cartesiano com os eixos “y” e “z” dá conta desta tarefa;

Dica 4: Observe as unidades de medida. Não é incomum um mesmo problema conter unidades de medidas diferentes. A mais clássica é a medição da velocidade, que pode ser feita tanto em m/s quanto em km/h. É muito provável que você tenha que converter ao menos uma unidade de medida em problemas que envolvem múltiplas forças.

Aplicando a teoria

Vamos testar nossos conhecimentos tentando resolver o exercício abaixo:
(FATEC) Um bloco de massa 5 Kg, move-se com velocidade constante de 1,0 m/s num plano horizontal, sob a ação da força F, constante e horizontal. Se o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano vale 0,20, e a aceleração da gravidade, 10m/s2, então o módulo da força F, em Newtons, vale:
a) 25
b) 20
c) 15
d) 10
e) 5

Quando nos deparamos com um exercício deste tipo, a primeira coisa que devemos fazer é anotar todos os dados presentes no enunciado. Temos que a massa (m) é igual a 5, o coeficiente de atrito (Ud) é igual a 0,2 e a aceleração da gravidade é igual a 10. A velocidade é igual a 1, mas devemos deduzir um importante princípio da física: a velocidade é CONSTANTE, o que nos diz que a aceleração é igual a 0.

Quando a força F é aplicada sobre o bloco, a reação é o surgimento de uma força de atrito (Fat), com sentido vetorial contrário a F. Assim, o módulo da força F será F = F – Fat. Chegamos à equação que nos dará o resultado da questão. Relembrando as leis de Newton, temos que F = m.a e Fat = Ud.N. Efetuando as devidas substituições, a equação ficará da seguinte maneira: m.a = F – Ud.N. Aplicando os dados à formula, temos que 5.0 = F – 0,2.(5.10) >>> 0 = F – 0,2 .50 >>> F = 10. Portanto, a resposta da questão é a alternativa “D”.

Apesar de muito simples, a questão trabalhada acima é capaz de validar todas as dicas que foram dadas ao mesmo tempo, em que torna explícita a simplicidade do raciocínio para chegar à solução. Não foi necessário efetuar nenhuma conversão de unidades de medida, mas tivemos que relembrar importantes princípios da física, como o que diz que em casos de velocidade constante a aceleração é nula (este mesmo princípio seria dedutível por inferência, por isso é importante gastar tempo raciocinando sobre as implicações que os dados podem ter).
Agora é sua vez: tente resolver exercícios que envolvem forças e depois nos conte como se saiu.