Quando um livro se encontra em repouso sobre uma mesa horizontal uma das forças que atuam sobre ele é a força peso?

A Segunda Lei de Newton, ou Princípio Fundamental da Dinâmica, nos diz que a força resultante (FR) aplicada sobre um corpo é diretamente proporcional à aceleração (a) por ele obtida e inversamente proporcional à sua massa (m).

Isso significa que é necessário que exerçamos uma força sobre um corpo para que ele mude de velocidade, o que dependerá da massa que ele possui.

Assim, temos que:

FR = m . a

Importante: força e aceleração são grandezas vetoriais e, por isso, devemos considerar a direção e o sentido em que a força é aplicada.

A Segunda Lei de Newton também pode ser aplicada com outra grandeza: o peso (P). Nesse caso, falamos da atração que um planeta exerce sobre um corpo em sua superfície, ou seja, a aceleração que usaremos será a da gravidade (g).

Portanto:

P = m . g

Exercícios sobre Segunda Lei de Newton

QUESTÃO 1

Um bloco de massa m = 4 kg está em repouso sobre um piso horizontal rugoso. Os coeficientes de atrito estático e cinético são, respectivamente, 0,4 e 0,4. A partir de dado momento, passa a agir sobre o bloco uma força horizontal F para a direita.

Determine a intensidade da força de atrito e da aceleração do corpo se

a) F = 15 N

A primeira coisa que devemos saber é se a força aplicada sobre o corpo faz com que ele se desloque ou não. Afinal, pode ser que essa força empurre o corpo com uma intensidade menor do que a exercida pelo atrito máximo.

Então, temos que calcular a força de atrito com o valor máximo, que é dado pelo produto do coeficiente de atrito estático (μ) pela normal:

Fat = μe . N

Vamos lembrar que a normal tem o mesmo valor do peso (P) e que podemos considerar a gravidade da Terra como 10 m/s². Portanto:

P = m . g

N = 4 . 10

N = 40 N

Seguindo:

Fat = 0,6 . 40

Fat = 24 N

Isso significa que, se empurrarmos o corpo com uma força menor ou igual a 24 N, ele não se deslocará.

Portanto, neste item, em que a força vale 15 N, o corpo não desliza e a força de atrito vale o mesmo: Fat = 15 N e a = 0 m/s².

b) F = 24 N

Veja que, neste caso, a força exercida é igual à força máxima. Então, Fat = 24 N e, novamente, a = 0 m/s². Aqui, dizemos que o corpo está na iminência de deslizamento.

c) F = 40N

Agora sim o corpo deslizará, pois a força é maior que o atrito máximo. Então, podemos descartar esse atrito, e vamos utilizar o cinético:

Fat = μc . N

Fat = 0,4 . 40

Fat = 16 N

Agora podemos aplicar a Segunda Lei de Newton, subtraindo o atrito cinético, que vai atrapalhar o movimento:

FR = m . a

40 – 16 = 4 . a

a = 6 m/s²

d) F = 60N

Como a força é 60 N, o atrito segue o mesmo (16 N), mas a aceleração será diferente. Então:

FR = m . a

60 – 16 = 5 . a

a = 11 m/s²

QUESTÃO 2

Sobre uma caixa de massa 120 kg, atua uma força horizontal constante F de intensidade 600 N. A caixa encontra-se sobre uma superfície horizontal em um local no qual a aceleração gravitacional é 10 m/s2. Determine o coeficiente de atrito cinético entre a superfície e a caixa para que a aceleração da caixa seja constante, com módulo igual a 1 m/s2, e tenha a mesma orientação da força F.

Veja, na figura, que temos uma força (F) para a direita e uma força de atrito (Fat) para a esquerda. Novamente, podemos recorrer à Segunda Lei de Newton:

FR = m . a

No entanto, repare que, como no exercício anterior, devemos subtrair o atrito (cinético, nesse caso) da resultante para descobrir seu valor:

FR – Fat = m . a

600 – Fat = 120 . 1

Fat = 480 N

Para calcular o coeficiente de atrito:

Fat = μc . N

Mais uma vez, temos que descobrir a normal. Para isso, vamos lembrar que, no plano horizontal, ela tem o mesmo valor do peso (P):

P = m . g

P = 120 . 10

P = 1200 N

Retomando:

480 = μc . 1200

μc = 0,4

QUESTÃO 3

Um corpo de massa 10 kg desliza para a direita sobre uma superfície horizontal, puxado por uma força de intensidade F = 80 N. O coeficiente de atrito cinético entre o corpo e a superfície é de μ = 0,5. Adote g = 10 m/s². Determine:

a) a intensidade da força de atrito cinético que atua sobre o bloco.

Vamos utilizar a fórmula da força de atrito:

Fat = μc . N

Antes, vamos calcular a normal:

P = m . g

N = 10 . 10

N = 100 N

Agora sim:

Fat = 0,5 . 100

Fat = 50 N

b) a aceleração do bloco.

Vamos à Segunda Lei de Newton e subtrair o atrito:

FR = m . a

80 – 50 = 10 . a

a = 3 m/s²

Para aprender mais

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Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre Segunda Lei de Newton. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!

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