Força normal

Definição de Força Normal

A força normal é a força que as superfícies exercem para impedir que objetos sólidos passem entre si.

Força normal é uma força de contato. Se duas superfícies não estiverem em contato, elas não poderão exercer uma força normal uma sobre a outra.

Um objeto em contato com uma superfície estará sempre sujeito a uma força de contato que possui um componente perpendicular à superfície, o que garante que o objeto não passará pela superfície.

O nome é derivado do significado matemático de normal (perpendicular).

Definição Intencional

A força normal, às vezes chamada de reação normal, é o componente da força de contato entre dois corpos que atuam em uma direção perpendicular ao plano de contato (ou o plano tangente no ponto de contato).

Está na direção externa em ambos os corpos. As magnitudes da força normal em ambos os corpos são iguais e as direções são opostas, de acordo com a terceira lei de Newton.

O que é

A força normal é responsável por manter dois objetos fisicamente separados no espaço. Sem ele, objetos sólidos se fundiriam sem nenhuma resistência.

É causada fundamentalmente pelas forças elétricas de muitos átomos que se repelem.

Os objetos são normalmente colocados em contato pela força gravitacional ou por colisão.

Essa força é um conceito importante na mecânica clássica para calcular o atrito entre objetos sólidos.

É comum dizer que existem quatro forças fundamentais da natureza: as forças gravitacionais, eletromagnéticas, nucleares fracas e nucleares fortes.

A força normal é na verdade uma coleção de forças eletromagnéticas.

No nível atômico, dois objetos resistem a serem esmagados, porque os elétrons de um objeto resistem aos do outro. Os elétrons têm uma carga negativa; portanto, dois elétrons tendem a se repelir quando estão próximos.

Quando muitos átomos se comportam dessa maneira coletivamente, o resultado é a força normal.

Essa força é sempre direcionada perpendicularmente à superfície que a causa.

Quando um carro está em terreno plano, a força normal é vertical e cancelará exatamente a força gravitacional.

É por isso que um carro no nível do solo não acelera nem para cima nem para baixo.

A força de um carro que desce uma colina, no entanto, forma um ângulo reto com a estrada – mesmo que a força gravitacional ainda seja direcionada verticalmente.

Como essas forças não serão mais exatamente canceladas, um carro acelerará ladeira abaixo, mesmo que não seja usado gás.

Outra situação possível envolvendo a força é quando dois objetos estão colidindo. Quando isso acontece, não é a gravidade, mas o momento responsável pela força normal.

A primeira lei de Newton afirma que os objetos em movimento permanecerão em movimento, a menos que sejam acionados por uma força externa.

Portanto, objetos em colisão devem exercer forças um sobre o outro para que eles mudem de velocidade.

De fato, é exatamente isso que eles fazem – as forças que exercem uma sobre a outra são suficientes para enviá-las em movimento com suas velocidades finais.

Na mecânica clássica, a força normal é importante para determinar o atrito estático e cinético.

Referem-se ao atrito entre objetos sólidos, como uma caixa deslizando pelo chão. Esse tipo de atrito é proporcional às forças normais.

Nos casos cotidianos, o peso de um objeto é o responsável por sua força normal.

É por isso que é mais difícil empurrar uma caixa pesada do que uma mais leve.

Interpretação da Força Normal

Em muitas situações, um objeto está em contato com uma superfície, como uma mesa. Por causa do contato, há uma força atuando no objeto. O componente perpendicular é chamado de força normal.

A força normal é um componente da força que uma superfície exerce sobre um objeto com o qual está em contato – a saber, o componente que é perpendicular à superfície.

A Figura baixo mostra um bloco apoiado em uma mesa horizontal e identifica as duas forças que atuam no bloco, o peso e a força normal .

Para entender como um objeto inanimado, como uma mesa, pode exercer uma força normal, pense no que acontece quando você se senta em um colchão. Seu peso faz com que as molas do colchão se comprimam.

Como resultado, as molas compactadas exercem uma força ascendente (a força normal) sobre você. De maneira semelhante, o peso do bloco faz com que “molas atômicas” invisíveis na superfície da mesa se comprimam, produzindo assim uma força normal no bloco.

Duas forças atuam no bloco, seu peso e a força normal exercida pela superfície da mesa

A terceira lei de Newton desempenha um papel importante em conexão com a força normal.

Na Figura acima, por exemplo, o bloco exerce uma força sobre a mesa pressionando-a. Consistente com a terceira lei, a tabela exerce uma força oposta de magnitude igual no bloco. Essa força de reação é a força normal.

A magnitude da força normal indica o quanto os dois objetos pressionam um contra o outro.

Se um objeto estiver apoiado em uma superfície horizontal e não houver forças de ação vertical, exceto o peso e a força normal do objeto, as magnitudes dessas duas forças serão iguais; isso é, .

Essa é a situação na Figura acima.

O peso deve ser equilibrado pela força normal para que o objeto permaneça em repouso na mesa. Se as magnitudes dessas forças não fossem iguais, haveria uma força líquida atuando no bloco, e o bloco aceleraria para cima ou para baixo, de acordo com a segunda lei de Newton.

Se outras forças, além de e agirem na direção vertical, as magnitudes da força normal e do peso não forem mais iguais.

Na Figura abaixo, por exemplo, uma caixa com peso de 15 N está sendo empurrada para baixo contra uma mesa. A força de empurrão tem uma magnitude de 11 N. Assim, a força total para baixo exercida na caixa é 26 N, e isso deve ser balanceado pela força normal de ação para cima para que a caixa permaneça em repouso. Nesta situação, então, a força normal é 26 N, que é consideravelmente maior que o peso da caixa.

Força normal

Força normal

Fonte: www.khanacademy.org/www.wisegeek.org/energyeducation.ca/www.physicsclassroom.com/opencurriculum.org/mech.subwiki.org/scripts.mit.edu/physics.bu.edu