Força de Superfície

Definição

A Força de Superfície é uma força externa que atua apenas na superfície de um corpo; um exemplo é a força exercida por outro objeto com o qual o corpo está em contato.

Na mecânica, uma força aplicada a pontos na superfície de um corpo. Um exemplo de força de superfície é a pressão atmosférica na superfície de um corpo.

A força de superfície é a força que age através de um elemento de superfície interno ou externo em um corpo material.

A força superficial pode ser decomposta em dois componentes perpendiculares: forças normais e forças de cisalhamento. Uma força normal atua normalmente sobre uma área e uma força de cisalhamento atua tangencialmente sobre uma área.

O que é Força de Superfície?

A força superficial, mais comumente referida como tensão superficial, é o único impulso para cima que a superfície de um líquido pode exercer sobre um objeto. Essa força é a razão pela qual pequenos insetos, como os peregrinos da água, parecem andar sobre a água. Também possibilita esportes como surf e esqui aquático.

A força de superfície ocorre porque as moléculas ou partículas minúsculas que formam um líquido tendem a se prender umas às outras na superfície, formando uma camada fina que tem densidade ligeiramente mais alta do que o resto do líquido.

A tensão superficial ou força superficial da água é forte o suficiente para empurrar os objetos para cima, permitindo que flutuem.

Isso pode ser observado colocando-se com cuidado um pequeno clipe de papel metálico na superfície de um copo d’água, cheio até o topo. Como a densidade do clipe de papel é maior do que a densidade da água, pode-se esperar que ele afunde. Com um pouco de cuidado no posicionamento e algum conhecimento da força de superfície, no entanto, isso não acontecerá.

Se o clipe de papel cair na superfície de modo que a extremidade perfure a barreira invisível, ele afundará, portanto, tome cuidado ao colocar o clipe de papel.

Vários fatores podem diminuir a força superficial da água, como um aumento na temperatura. Conforme a temperatura da água aumenta, a força superficial diminui. Adicionar sabão à água também pode diminuir a tensão superficial. O sabão quebra a ligação que as moléculas de água têm umas sobre as outras, permitindo que a água entre em contato mais facilmente com objetos, como pratos sujos.

Adicionar uma única gota de sabão a um copo de água com um clipe de papel flutuante fará com que o objeto afunde instantaneamente e é um fim afirmativo para o experimento mencionado anteriormente.

A razão pela qual a tensão superficial pode ser chamada de força superficial é explicada pela definição física da palavra força. Na física, uma força é definida como um empurrão ou puxão exercido sobre um objeto.

Quando um clipe de papel é colocado na água, a gravidade puxa o clipe de papel para baixo. Quando a tensão superficial da água é forte o suficiente, porém, a água pode empurrar o clipe de papel para cima com a mesma quantidade de força que a gravidade está puxando para baixo, permitindo que o objeto flutue. Este é um exemplo de forças equilibradas – o clipe de papel não afunda nem salta da superfície, mas simplesmente permanece ali.

O que é tensão superficial?

A tensão superficial é a força de coesão exibida pelas moléculas de um líquido. Essa força permite que a superfície de um líquido resista, até certo ponto, às forças externas aplicadas a ele.

É essa resistência que permite, por exemplo, um clipe de papel flutuar na superfície de um copo d’água, embora o clipe de papel tenha uma densidade maior do que a da água.

A tensão varia de acordo com o líquido e com outros fatores como temperatura.

A tendência de um líquido exibir a propriedade de tensão superficial surge da atração que as moléculas de um líquido exercem umas pelas outras. Dentro do líquido, cada molécula é cercada por outras moléculas, e cada uma atrai todas as outras moléculas ao redor igualmente, resultando em uma força líquida de zero. As moléculas na superfície do líquido, entretanto, não são rodeadas em todas as direções por outras moléculas.

Eles puxam com mais força as moléculas que estão perto deles, criando tensão superficial.

Gotículas de água se formam por causa da tensão superficial e também permite que o ar forme bolhas em um líquido. À medida que as moléculas da superfície de um líquido atraem outras moléculas da superfície, um volume de líquido no espaço tende a formar uma esfera e, na ausência de gravidade, as gotículas de água formam esferas perfeitas. Isso ocorre porque uma esfera é a forma que possui a menor área de superfície possível para um determinado volume. Quando duas pequenas gotículas colidem na ausência de gravidade, a atração das moléculas por outras moléculas tende a fazer com que as gotículas se combinem em uma gota maior. Essa tendência às vezes também pode ser observada sob a gravidade padrão da Terra.

A forma alongada das gotas de chuva se deve à força da gravidade sobre as gotas. A tensão superficial tende a ser uma força muito fraca, então as gotículas são facilmente deformadas pela gravidade ou outras forças como forças centrípetas ou centrífugas. Alguns insetos e até animais se adaptaram para tirar vantagem dessa força, por mais fraca que seja.

Os insetos aquáticos e pequenos lagartos chamados basiliscos realmente dependem da tensão superficial da água para caminhar sobre ela sem afundar.

A tensão superficial de um líquido, geralmente expressa como dinas por centímetro, é a quantidade de força necessária para quebrar a superfície de um determinado líquido ao longo de uma distância linear de um centímetro. Um dine é uma unidade de energia ou força definida como a quantidade de energia necessária para acelerar um grama de massa a uma taxa de um centímetro por segundo ao quadrado. Um dine também é igual à unidade do padrão internacional (SI) do micro-newton.

 

Diferença entre a força do corpo e a força de superfície

Fonte: www.weizmann.ac.il/phys.libretexts.org/encyclopedia2.thefreedictionary.com/www.hkdivedi.com/www.wisegeek.org/www.definitions.net/www.damtp.cam.ac.uk/farside.ph.utexas.edu