A FORÇA DA GRAVIDADE: PESO

A FORÇA DA GRAVIDADE: PESO

Se você larga um objeto próximo à superfície da Terra, ele acelera para a Terra. Se a resistência do ar é desprezível, todos os objetos caem com a mesma aceleração, chamada de aceleração de queda livre . A força que causa esta aceleração é a força gravitacional () exercida pela Terra sobre o objeto. O peso do objeto é a magnitude da força gravitacional sobre de. Se a força gravitacional é a única força que atua sobre um objeto, dizemos que o objeto está em queda livre. Podemos aplicar a segunda lei de Newton () a um objeto de massa m que está em queda livre com aceleração  para obter uma expressão para a força gravitacional :[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

 = m[pic 6][pic 7]

Como  é o mesmo para todos os corpos, segue que a força gravitacional sobre um corpo é proporcional à sua massa. Próximo da Terra, o vetor  força gravitacional por unidade de massa exercida pelo planeta Terra sobre qualquer corpo, e é chama do de campo gravitacional da Terra. Próximo da superfície da Terra, a magnitude de g tem o valor:[pic 8]

g = 9,81 N/kg = 9,81 m/[pic 9]

Trabalhando problemas no sistema americano usual, substituímos a massa m por /g, onde F, é a magnitude da força gravitacional, em libras, e g é a magnitude da aceleração da gravidade em pés por segundo ao quadrado. Como 9,81 m = 32,2 ft:[pic 10]

g = 32,2 ft/[pic 11]

Medidas cuidadosas mostram que próximo à Terra   varia com a localização.   aponta para o centro da Terra e, em pontos acima da superfície da Terra, a magnitude de   varia com o inverso do quadrado da distância ao centro da Terra. Assim, um objeto pesa ligeiramente menos em grandes altitudes do que no nível do mar. O campo gravitacional também varia ligeiramente com a latitude, porque a Terra não é exatamente esférica, mas é ligeiramente achatada nos polos. Assim o peso, diferentemente da massa, não é uma propriedade intrínseca de um objeto. Apesar de o peso de um objeto variar de local para local devido às variações de g, estas variações são muito pequenas para serem percebidas na maioria das aplicações práticas, sobre ou próximo da superfície da Terra.[pic 12][pic 13][pic 14]

        Um exemplo pode ajudar a esclarecer a diferença entre massa e peso. Considere uma bola de boliche próximo à Lua. Seu peso é a magnitude da força gravitacional exercida sobre ela pela Lua, mas esta força é apenas um sexto da magnitude da força gravitacional exercida sobre a bola de boliche quando na superfície da Terra. A bola pesa, na Lua, um sexto do que pesa na Terra, e para levantá-la na Lua é necessário um sexto da força necessária na Terra. No entanto, porque a massa da bola é a mesma na Lua e na Terra, atirar a bola horizontalmente com uma determinada rapidez requer a mesma força na Lua e na Terra.

        Apesar de o peso de um corpo variar de lugar para lugar, em qualquer lugar o peso do corpo é proporcional à sua massa. Então, podemos convenientemente comparar as massas de dois corpos, em um dado local, comparando os seus pesos.
        Nossa sensação da força gravitacional sobre nós vem de outras forças que a contra balançam. Quando senta em uma cadeira, você sente urna força exercida pela cadeira, que contrabalança a força gravitacional sobre você e evita que você seja acelerado para o chão. Quando você está sobre uma balança de mola, seus pés sentem a força exercida pela balança. A balança é calibrada para indicar a magnitude da força que ela exerce (pela compressão de suas molas) para contrabalançar a força gravitacional sobre você. A magnitude desta força é chamada de peso aparente. Se não existe força para contrabalançar seu peso, como na queda livre, seu peso aparente é zero. Esta condição, chamada de imponderabilidade, é experimentada pelos astronautas em satélites em órbita. Um satélite em órbita circular próximo à superfície da Terra está acelerado para a Terra. A única força atuando sobre o satélite é a da gravidade, de forma que ele está em queda livre. Os astronautas no satélite também estão em queda Livre. A única força sobre eles é a força gravitacional, que produz a aceleração g. Como não existe força contrabalançando a força da gravidade, os astronautas têm peso aparente zero.

Simplificado

Força gravitacional: peso

Se você larga um objeto próximo da Terra, ele acelera para a Terra. Se a resistência do ar é desprezível, todos os objetos caem com a mesma aceleração, chamada de aceleração de queda livre (g). A força que causa esta queda é a Força Gravitacional Leis de Newton 2º Semestre de 2010 Localmente, g é constante e vale aproximadamente 9,8 m/s2. O peso de um objeto é a magnitude da Força Gravitacional. O peso de um objeto na Lua é cerca de 1/6 do seu peso na Terra. Porém, força necessária para este objeto adquirir certa aceleração é a mesma, tanto na Terra como na Lua!

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ATRITO

Se você empurrar um livro que está sobre a escrivaninha, o livro provavelmente ira deslizar. Se a escrivaninha for suficientemente comprida, ao final o livro irá parar. Isto ocorre porque uma força de fricção é exercida pela escrivaninha sobre o livro, no sentido oposto ao da velocidade do livro. Esta força, que atua sobre a superfície do livro que está em contato com a escrivaninha, é conhecida como força de atrito. Forças de atrito são uma parte necessária de nossas vidas. Sem o atrito nosso sistema de transporte terrestre, desde o caminhar até os automóveis,, não poderia funcionar. O atrito permite que você comece a caminhar e, uma vez já em movimento, o atrito permite que você altere tanto sua rapidez quanto sua orientação. O atrito permite que você arranque, dirija e pare um carro. O atrito mantém a porca no parafuso, o prego na madeira e o nó em um pedaço de corda. No entanto, apesar de sua importância, o atrito às vezes não é desejável. O atrito causa desgaste, sempre que peças móveis de uma máquina estão em contato, e grandes quantidades de tempo e dinheiro são gastas tentando reduzir tais efeitos.

        O atrito é um fenômeno complexo, não totalmente compreendido, que surge da atração entre as moléculas de duas superfícies em contato. A natureza desta atração é eletromagnética — a mesma da ligação molecular que mantém um objeto coeso. Esta força atrativa de curto alcance se torna insignificante após apenas alguns diâmetros moleculares.
        Como mostrado na figura a seguir, objetos comuns que parecem lisos, e que sentimos como lisos, são ásperos e corrugados cm escala atômica (microscópica). Isto ocorre mesmo quando as superfícies são muito bem polidas. Quando as superfícies entram em contato, elas se tocam apenas nas saliências, as chamadas asperezas, mostradas na figura a seguir. A força normal exercida por uma superfície é exercida nas pontas destas asperezas, onde a força normal por unidade de área é muito grande, grande o suficiente para achatar as pontas das asperezas. Se as duas superfícies são mais pressionadas uma contra a outra, a força normal cresce e o achatamento aumenta, o que resulta em uma grande área microscópica de contato. Sob uma extensa série de condições, a área microscópica de contato é proporcional à força normal. A força de atrito é proporcional à área microscópica de contato; então, assim como a área microscópica de contato, ela é proporcional à força normal.

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