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    Como calcular a força de contato

    A força, como um conceito de física, é descrita pela segunda lei de Newton, que afirma que a aceleração ocorre quando uma força atua sobre uma massa. Matematicamente, isso significa F = ma, embora seja importante notar que a aceleração e a força são grandezas vetoriais (isto é, elas têm uma magnitude e uma direção no espaço tridimensional), enquanto a massa é uma grandeza escalar (ou seja, tem uma magnitude apenas). Em unidades padrão, a força tem unidades de Newtons (N), massa em quilogramas (kg), e a aceleração é medida em metros por segundo ao quadrado (m /s 2).

    Algumas forças são forças sem contato, o que significa que elas agem sem que os objetos que as experimentam estejam em contato direto umas com as outras. Essas forças incluem a gravidade, a força eletromagnética e forças internucleares. As forças de contato, por outro lado, exigem que os objetos toquem um ao outro, seja por um mero instante (como uma bola batendo e rebatendo de uma parede) ou por um período prolongado (como uma pessoa enrolando um pneu em uma colina).

    Na maioria dos contextos, a força de contato exercida sobre um objeto em movimento é a soma vetorial de forças normais e de atrito. A força de atrito age exatamente em oposição às direções do movimento, enquanto a força normal atua perpendicularmente a essa direção se o objeto estiver se movendo horizontalmente em relação à gravidade.

    Passo 1: Determine a Força de Atrito -

    Essa força é igual ao coeficiente de fricção entre o objeto e a superfície multiplicado pelo peso do objeto, que é sua massa multiplicada pela gravidade. Assim F f = μmg. Encontre o valor de μ pesquisando em um gráfico on-line como o da Engineer's Edge. Nota: Às vezes você precisará usar o coeficiente de atrito cinético e em outras vezes você precisará saber o coeficiente de atrito estático.

    Suponha que esse problema seja F f = 5 Newtons.

    Passo 2: Determine a Força Normal

    Esta força, F N, é simplesmente a massa do objeto vezes a aceleração devido à gravidade vezes o seno do ângulo entre a direção do movimento eo vetor de gravidade vertical g, que tem um valor de 9,8 m /s 2. Para este problema, assuma que o objeto está se movendo horizontalmente, então o ângulo entre a direção do movimento e a gravidade é de 90 graus, que tem um seno de 1. Assim F N = mg para os propósitos atuais. (Se o objeto estivesse deslizando numa rampa de 30 graus em direção à horizontal, a força normal seria mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)

    Para este problema , suponha uma massa de 10 kg. F N é, portanto, 10 kg × 9,8 m /s 2 = 98 Newtons.

    Etapa 3: Aplique o Teorema de Pitágoras para Determinar a Magnitude da Força de Contato Total

    Se você imaginar a força normal F N atuando para baixo e a força de atrito F f atuando horizontalmente, a soma vetorial é a hipotenusa que completa um triângulo retângulo que une esses vetores de força. Sua magnitude é assim:

    (F N 2 + F f 2) (1/2),

    que para este problema é

    (15 2 + 98 2) (1/2)

    = (225 + 9,604) (1/2)

    = 99,14 N.

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