Uma força é um empurrão ou uma tração.
A força tem intensidade e direção e é medida em newtons (N). Várias forças podem atuar simultaneamente sobre o mesmo objeto. Somá-las tendo em conta as suas direções dá a força resultante, ou força líquida.
Uma força resultante não nula causa aceleração: uma variação da velocidade. Isto pode significar aumentar ou reduzir a rapidez ou mudar de direção.
Massa e peso são diferentes.
A massa descreve a inércia e é medida em quilogramas (kg). O peso é a força gravítica que atua sobre essa massa. Perto da superfície da Terra, o peso é aproximadamente massa × 9.81 N/kg.
Uma massa de 100 kg pesa, portanto, cerca de 981 N. A massa não muda por o ascensor começar a mover-se, embora a força de sustentação sobre ela possa mudar.
Compare forças sobre um objeto.
- Suporte ascendenteO cabo ou a plataforma exerce uma força.
- Peso descendenteA gravidade puxa o objeto para baixo.
- Força resultanteA diferença determina a aceleração.
Atuando apenas o peso e a sustentação ascendente, esta deve ser de 981 N para equilibrar as forças.
Estar equilibrado não significa necessariamente estar parado.
Quando a força resultante é zero, a velocidade mantém-se constante. Um objeto pode permanecer em repouso ou continuar a mover-se uniformemente em linha reta. Por isso, uma viagem de subida a velocidade constante não exige uma força resultante ascendente.
Para acelerar para cima, a força ascendente deve exceder a descendente. Para abrandar um objeto em subida, a força resultante atua para baixo.
Um contrapeso reduz um desequilíbrio.
O contrapeso de um elevador de tração compensa parte do peso do lado da cabina. O equilíbrio muda à medida que os passageiros entram e saem; não existe um equilíbrio perfeito para todas as cargas.
Mesmo quando as forças gravíticas se equilibram, mover o sistema continua a exigir a aceleração de massas e a superação de perdas. O contrapeso não torna a cabina isenta de peso.
Um olhar mais próximo
A segunda lei de Newton é F = ma para massa constante. Num modelo vertical simplificado, a força de apoio menos o peso é igual à massa vezes a aceleração ascendente. Isto explica por que a força de apoio sentida pelos passageiros varia durante a aceleração, em vez de ao longo de toda e qualquer viagem de subida ou descida.
Verifique o que aprendeu
Um elevador a subir a velocidade constante pode ter forças equilibradas?
Mostrar a explicação
Sim. Velocidade constante significa aceleração nula, pelo que a força resultante é nula. Arrancar ou parar exige uma alteração desse equilíbrio.
Leitura adicional.
Leitura opcional para aprofundar esta lição.
- OpenStax: força resultante, massa e peso
A secção 4.3 explica que forças devem constar de um diagrama de corpo livre e depois distingue massa de peso. Comece pela Figura 4.5 e pelo cálculo do peso antes dos exemplos mais longos.