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Conteúdo principal
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Transcrição de vídeo

olá tudo bem nesse vídeo de hoje nós vamos aproveitar esse sapato aqui para discutir algumas coisas sobre a força normal e vamos aproveitar também para discutir o executivo os que muitas pessoas têm sobre esse tipo de força e um desses equívocos é que as pessoas esquecem que a força normal é uma força de contato assim só haverá uma força sobre esse sapato quando eles tiverem contato com o chão desse jeito assim dessa forma o sapato exerce uma força normal sobre o chão e o chão exerce uma força normal sobre o sapato caso esse sapato também esteja em contato com a parede a parede vai exercer uma força normal sobre o sapato e o sapato vai exercer uma força normal sobre a parede agora o que acontece quando esse sapato estiver caindo pelo ar tem muita gente comete o equívoco e acredita que existe uma força normal aqui atuando sobre o sapato e aí eu posso até fazer essa pergunta não é é como você poderia representar as forças que estão atuando aqui sobre o sapato muita gente acaba fazendo o seguinte enquanto esses sapatos da caindo livremente as pessoas vão dizer que existe uma força peso que a força da gravidade atuando sobre o sapato e isso não está errado afinal de contas a gravidade está sempre atuando sobre os corpos então mesmo sapato estando no ar caindo livremente vai existir essa força atuando sobre ele mas o que acontece é que devido ao costume as pessoas acabam dizendo que existe uma força normal atuando sobre o sapato e acaba representando essa força pra cá só aqui como eu disse a força normal é uma força de contato então se o sapato está caindo livremente ele não está em contato com nenhuma superfície logo não existe essa força normal a força normal só vai existir se o sapato tiverem contato com a parede ou estiver em contato com o chão então vamos deixar ele aqui no chão mesmo pra poder descansar um pouquinho e assim a gente poder analisar as forças que estão atuando sobre ele nesse ponto sim a gente pode disse e que existe uma força normal atuando sobre ele então vamos representar essa força aqui então aqui nós temos uma força normal atuando sobre o sapato então esse é um pequeno equívoco que as pessoas costumam cometer achando que sempre existe uma força normal atuando sobre um corpo só existe uma força normal quando esse corpo está em contato com alguma superfície um outro arquivo que as pessoas costumam cometer é achar que a força normal vai ser sempre igual peso ou seja a massa precisa da gravidade e eu sei que existem vários casos que isso é verdade em que a força normal vai ter a mesma intensidade da força peso só que a força normal não é uma reação da força peso e as pessoas estão muito inclinadas achar isso e por isso que acabam igualando essas duas forças mas você vai ver que existem situações em que a força normal não é igual à força piso mas agora vamos dizer que você queira determinar a intensidade da força normal que está atuando sobre o sapato bem pra gente fazer isso a gente pode utilizar a segunda lei de newton rock ea segunda lei de newton diz pra gente que a aceleração que um corpo sofre vai ser igual ao somatório das forças que estão atuando sobre esse corpo dividido pela massa desse corpo aqui como as forças que estão atuando sobre esse corpo está apenas na vertical a gente pode então dizer que essa aceleração está na direcção y ou seja na direção vertical e que as forças que estão atuando sobre esse sapato também vai estar nessa direção y ok ok mas a pergunta que eu faço agora é quanto que vale a aceleração desses sapatos seja qual é aceleração que ele está sofrendo bem como esse sapato está em repouso aqui no chão e ele não está alterando o estado de movimento dele ou seja nem a velocidade e nem a direção está mudando a gente pode dizer que a aceleração sofrida por ele é igual a zero a gente vem aqui e coloca igual a zero então isso aki vai ser igual a razão entre o somatório das forças na direção y nesse caso o que a gente pode definir quem está apontado para cima como positivo então vamos colocar aqui a força normal atuando sobre o sapato sendo positivo ea força peso que está apontado para baixo ou seja para um sentido contrário vai ser negativo tem gente coloca aqui - mg isso claro dividido pela massa do sapato então como a gente já sabe que pela segunda lei de newton somatório dessas forças aqui tem que ser igual a zero aqui pra que esse corpo aqui permaneça em repouso agora como o nosso objetivo é determinar a intensidade da força normal eu vou multiplicar ambos os lados pela massa aqui desse lado e multiplicando a massa por 0 a gente continua com 10 certo e multiplicando esse lado aqui pela massa fica apenas com esse número a dor aqui então nesse caso é que a gente vai ter a força normal - a massa vezes a gravidade ea partir disso a gente chega à conclusão então que a força normal é igual à massa vezes a gravidade e é claro muita gente vai falar assim né claro que eu sabia que ia dar isso óbvio que a força normal vai ser igual à força piso mas nesse caso aqui isso só é verdade porque só existem essas duas forças atuando sobre o sapato porém existem várias situações aqui poderiam alterar essa força normal e fazer com que ela não fosse igual à força peso por exemplo vamos dizer então que essa aceleração aqui não fosse igual a zero ou seja nesse caso seria bem possível que a força normal não fosse igual à força peso outro detalhe também poderia ter alguma outra força atuando sobre o sapato também por exemplo poderia ter uma outra força atuando sobre o sapato que para baixo que faria com que a força normal também não fosse igual à força peso outro detalhe também a gente está considerando que esse sapato está sobre uma superfície horizontal mas esse sapato poder está sobre uma superfície inclinar e isso faria com que essa aceleração não ocorresse apenas no eixo y e isso provavelmente também alterar força normal atuando sobre o sapato mas enfim a gente vai ver cada um desses casos com muita calma aqui para que você entenda que nem sempre a força normal vai ser igual à força pelo ok então vamos lá a primeira coisa que a gente vai observar aqui é se tivesse uma outra força atuando aqui sobre o sapato por exemplo vamos dizer que estivessem empurrando esse sapato para baixo aplicando uma força de intensidade igual à f1 qual seria então a força normal atuando sobre o sapato nesse caso vamos pensar sobre isso nesse caso então eu estou empurrando e sapato para baixo com uma força de intensidade f1 o que exatamente mudaria em todo esse problema que em tudo isso que a gente fez como o sapato continua em repouso a aceleração continua sendo igual a zero então é que não vai ter nenhuma mudança no entanto como tem uma força sendo aplicada para baixo e vamos colocar isso aqui nosso diagrama de forças a gente tem aqui uma outra força agora f 1 ok então aqui como eu disse a aceleração continua sendo igual a zero ea gente tem a força normal sendo aplicada para cima a força piso para baixo e agora a gente tem essa outra força que também sendo aplicada sobre o sapato para baixo então a gente vai ter que colocar aqui - f1 ok só no ataque então aqui conforme a gente fez àquela hora a gente vai multiplicar pela mas em ambos os lados da equação e aí a gente vai conseguir anular essa massa daqui então sobra apenas a força normal - o mg e agora também o menos f1 como o nosso interesse é resolver para a força normal eu poderia só me ambos os lados mg aí o cancelaria a cmg aqui e também sua mãe ambos os lados f1 e ea cancelar esse f1 aqui eu teria do outro lado o mg mas o f1 ou seja a força normal agora não é mais igual à força piso a força normal agora com essa força peso mais uma intensidade igual à força f1 ou seja é maior do que a força peso agora como é que a gente pode explicar isso se você exerce uma força para baixo sobre o sapato você pode reparar que a pressão aqui entre o sapato ea superfície vai aumentar certo então a superfície vai exercer uma força maior sobre o sapato e isso faz muito sentido porque a força normal que é uma força de contato é uma força que está atuando para impedir que o objeto penetra superfície então se você exerce uma força que sobre o sapato somando com a força piso do próprio sapato vai ter uma força maior será exercida sobre a superfície logo a superfície vai ter que exercer uma força maior sobre o sapato e aí por esse motivo que a força normal nesse caso vai ser maior que a força peso ou seja vai ser igual à força peso mas essa força f1 que você está exercendo agora se tivesse uma força sendo aplicada sobre esse sapato para cima só vai falar como assim sendo aplicada para cima poderia ter uma pessoa colocando uma corda que esse sapato e puxando esse sapato para 5 uma força de intensidade igual a f2 então vamos colocar também essa força aqui no nosso diagrama de força que está o nosso f2 agora como é que essa força que está sendo aplicada para cima sobre o sapato vai mudar todo esse esquema que bem a idéia é praticamente a mesma aceleração continua sendo igual a zero não necessariamente igual a zero mas vamos dizer que nesse ponto que o sapato continua em repouso ainda então aceleração aki vai ser igual a zero aqui a gente vai ter a força normal sendo aplicada para cima a força piso para baixo a força f1 também para baixo mas aí teremos essa força f2 aqui sendo aplicada para cima então gente adiciona essa força que essa expressão aqui novamente a gente multiplica pela mas em ambos os lados e aí sobra apenas esse número a dor aqui do lado direito a gente pode botar aqui o f2 e novamente também como nós o objetivo é determinar a força normal a gente vai somar por mg ambos os lados aí o aluno nossa parte a gente vai somar por f1 em ambos os lados para o anular isso daqui agora comecei a fidh 2 é positivo eu vou subtrair por f2 em ambos os lados então aqui nesse caso a gente vai ter menos f2 então a força normal nesse caso aqui vai ficar um pouco menor devido a essa força que está sendo aplicada para cima e novamente isso faz muito sentido porque se você puxa esse sapato para cima ou alguém puxa com uma corda você vai está aliviando a pressão aqui na superfície e como você vai está aliviando essa pressão na superfície o sapato não vai estar exercendo uma força tão grande sobre a superfície e consequentemente à superfície não vai estar a exercer uma força tão grande sobre o sapato então aí por esse motivo que essa força normal vai ser um pouco menor nesse caso só que eu sei que a coisa já está estranha não é mas vamos deixar isso daqui um pouco mais estranho ainda vamos dizer agora que sobre esse sapato vai ter uma força sendo aplicada aqui na diagonal e vamos chamar essa força que agora de f3 ok tá mas a pergunta que eu quero fazer agora é como é que essa força que vai alterar todo esse esquema que vamos colocar essa força que nosso diagrama de forças aqui está o nosso f3 bem muitas pessoas acabam cometendo um erro de colocar essa força f3 logo aqui somando aqui eu sei que as pessoas acabam caindo nessa tentação mas a gente não pode fazer isso e porque não pode bem como a gente está vendo aqui a força normal está atuando apenas na vertical e nossa equação aqui está toda sendo utilizada para direção vertical certo e essa força f3 ela não está apenas sendo aplicado na vertical ela possui um certo ângulo aqui de inclinação com a superfície o ângulo que a gente vai chamar de ângulo fi por esse motivo a gente não pode jogar força aqui direto porque na verdade ela tem duas componentes uma componente vertical e uma componente horizontal então a gente tem aqui a nossa componente vertical que seria a força 3 e y e aqui a gente tem a nossa componente horizontal que a nossa força 3x então o que eu tenho que colocar aqui não é a força f3 mas sim a componente vertical dessa força f3 e agora uma nova pergunta que eu quero fazer como é que a gente pode determinar esse f3 y é o valor que nós iremos colocar aqui bem pra fazer isso a gente precisa lembrar das relações trigonométricas ea trigonometria disse pra gente que os e no de um ângulo qualquer que nesse caso aqui vai ser o ângulo fi tem que ser igual ele é igual na verdade o cateto oposto e o cateto o posto nesse caso o f3 y te coloca que o f3 y sobre a hipotenusa e quem é e poder usa no nosso caso aqui o f3 ok então como a gente quer resolver para essa componente vertical a componente vertical aqui nesse caso o f3 e y vai ser igual à força três vezes oceano df ok então agora a gente pode pegar essa relação aqui o f3c no df e colocar aqui já que essa é a componente vertical da força 3 então a gente vem aqui soma porque a gente vai somar bem como a gente percebe que o f 2 está próxima certo ea componente vertical de f3 também está pra cima então como a gente definiu aqui como tudo apontado para cima sendo positivo então a gente vai somar aqui o f3 y que nesse caso é o f3 sem ano é a mesma coisa a gente faz aqui também o macc com f3 sendo de fio e aqui agora com todo aquele comentário que a gente já fez anteriormente a gente vai subir e o f 3 c no df e novamente isso faz muito sentido porque como essa componente está apontada para cima ela meio que está diminuindo a pressão aqui é exercida sobre a superfície e como ela está diminuindo essa pressão a gente pode perceber que a força sendo exercida sobre a superfície está um pouco menor e aí nesse caso óbvio que a superfície também vai exercer uma força um pouco menor sobre o sapato então por esse motivo que a força normal vai ser um pouco menor do que nos dois casos anteriores ok mas o problema ainda não acabou nesse caso aqui a gente tem esse sapato em repouso aqui sobre a superfície ok mas a gente pode levar esse problema para um nível maior então vamos dizer agora que esse sapato esteja em um elevador e que esse elevador está sofrendo uma aceleração para cima e igual a a 0 caso que muitas pessoas acreditam que devido a essa aceleração existe uma força nova atuando aqui sobre o sapato na verdade não tem a única coisa que muda é que antes a gente tinha uma aceleração aqui sendo igual a zero mas agora nossa celebração não vai ser mais igual a zero vai ser o nosso a 0 que a gente colocou aqui já que o sapato vai estar sofrendo uma aceleração igual a aceleração do elevando ok isso acaba mudando algumas coisas já que antes quando multipliquei a massa que ambos os lados da expressão a gente acabou não tendo massa que nessa expressão e certo aqui no peso na mg porque quando multiplicou a massa por 0 a gente acaba tendo 10 aqui desse lado só que agora como a gente não tem mais é que a gente vai ter uma aceleração de valor igual a zero quando eu multiplicar pela mas em ambos os lados a gente vai ter aqui a aceleração físicas a massa então nesse caso a gente teria que a massa vezes aceleração 0 e como nosso objetivo é determinar a força normal a gente somaria aqui a massa vezes a aceleração ok e claro obviamente que devido a essa aceleração ascendente à superfície vai exercer uma força maior que o sobre o sapato e consequentemente a força normal vai ser maior ok nesse vídeo nós usamos esse exemplo do sapato parado no chão pra discutir diversos assuntos em relação à força normal inclusive são questões que trazem muitas dúvidas para diversas pessoas quando se trata de força normal mas apesar da gente já ter discutido esses assuntos é possível que em outros vídeos a gente pode falar um pouco mais sobre isso mas pelo menos você já vai saber lidar com a força normal em diferentes situações ok