Força normal e força de contato

RKA12C Vamos dizer que eu tenha um enorme lago congelado, ou talvez seja uma lagoa. Eu tenho uma superfície enorme de gelo aqui. Bom, esta é a minha tentativa de desenhar uma superfície plana de gelo. E eu vou colocar dois blocos de gelo aqui. Então, eu vou colocar um bloco de gelo deste jeito. Um bloco de gelo aqui e eu vou colocar um outro bloco de gelo bem aqui. E esses blocos de gelo são idênticos, ambos são de 5 quilos. Deixe-me anotar isto. Ou ambas as suas massas, eu devo dizer, são de 5 quilos. A única diferença entre os dois é que, em relação à lagoa, este está parado. E este está se movendo com uma velocidade constante, velocidade constante para a direita. Vamos dizer que a sua velocidade constante seja de 5 metros por segundo. E todo o motivo pelo qual eu fiz blocos de gelo em cima do gelo é porque vamos supor, pelo menos por causa deste vídeo, que o atrito é desprezível. Agora, o que a primeira lei de movimento nos diz sobre algo que não está em movimento, ou você pode ver isso como tendo uma velocidade constante de zero ou algo que tenha uma velocidade constante... Bem, a primeira lei de Newton diz: eles manterão a sua velocidade constante ou ficarão parados, que é uma velocidade constante de zero, a menos que haja algum desequilíbrio, a menos que haja alguma força resultante agindo sobre um objeto. Em quaisquer dessas situações, não deve haver uma força desequilibrada agindo sobre eles, nem deve haver uma força resultante. Mas pense sobre isto: se estamos supondo que estas coisas estão na Terra, existe uma força resultante agindo sobre ambos. Ambos estão na superfície da Terra e ambos têm massa, portanto vai existir a força da gravidade agindo sobre eles. Vai existir a força da gravidade em ambos os blocos de gelo então. E essa força da gravidade vai ser igual ao campo gravitacional próximo à superfície da Terra vezes... o que é um vetor vezes a massa do objeto? Portanto, vezes 5 quilogramas. Este aqui é de 9,8 m/s². Então, você multiplica isso por 5 e você tem 49 kg·m/s², que é a mesma coisa que 49 newtons. Portanto, aqui, temos um pequeno dilema. A primeira lei de Newton diz: um objeto tende a permanecer em repouso e um objeto tende a permanecer em movimento a menos que haja alguma força desequilibrada ou resultante. Parece que existe algum tipo de força resultante. Parece que eu tenho 49 newtons de força puxando esta coisa para baixo. Mas, aí, você diz: "Não, professor. É claro que esta coisa não vai começar a acelerar para baixo, porque existe gelo aqui. Ela está parada em uma grande piscina de gelo congelada". E a minha pergunta para você é: bem, se essa é a sua resposta, então, qual é a força resultante que se anula com a gravidade para impedir que esses blocos de gelo despenquem até o centro da Terra? Basicamente, qual é a força que impede os blocos de caírem livremente ou acelerarem até o centro da Terra? E você diz: "Bem, eu acho que essas coisas estariam caindo se não fosse o gelo. O gelo deve estar fornecendo a força neutralizante". E você está absolutamente correto! O gelo está fornecendo a força neutralizante na direção oposta. Portanto, esta força está indo na direção oposta. E, por isso, se a força da gravidade em cada um desses blocos é de 49 newtons para baixo, ela é completamente compensada pela força do gelo sobre o bloco para cima. E esta será uma força de 49 newtons para cima em qualquer caso. Agora, eu espero que faça sentido que a primeira Lei de Newton ainda se mantenha. Nós não temos nenhuma força resultante sobre isto na direção vertical, nenhuma força resultante sobre isto em qualquer direção. Por isso é que ela tem uma velocidade constante. Este cara tem uma velocidade zero na direção horizontal, e este cara tem uma velocidade constante na direção horizontal. E nenhum deles está acelerando na direção vertical, porque você tem a força do gelo sobre o bloco. E o gelo que apoia o bloco está restringindo a gravidade completamente. E essa força, neste exemplo, é chamada de força normal. Ela é de 49 newtons para cima. Esta aqui é a força normal. E vamos falar mais sobre força normal em vídeos futuros. A força normal é a força que uma superfície aplica sobre qualquer objeto que está descansando sobre ela. E isso vai ter bastante importância quando começarmos a falar sobre atrito. Veremos em vídeos futuros que, quando você tem algo em declive, digamos que eu tenha um bloco em algum declive, deste jeito, a força normal nesse bloco vai ser perpendicular à superfície. E, se você realmente pensar sobre o que está acontecendo aqui, está fundamentalmente na força eletromagnética, porque, se você realmente ampliar as moléculas do gelo ou, ainda melhor, os átomos de gelo, o que está impedido este bloco de gelo de cair é que, para ele atravessar, sua molécula teria de comprimir contra ou aproximar-se das moléculas de água ou átomos individuais neste gelo aqui embaixo. E os átomos... deixe-me desenhá-los em um nível atômico aqui. Deixe-me desenhar umas moléculas deste cara. Você tem um oxigênio com dois hidrogênios, que formam esta grande estrutura de grade. E podemos falar sobre isso na lista de reprodução de química. Vamos falar sobre uma das moléculas deste. Então, talvez se pareça com isto e tenha suas duas moléculas de hidrogênio. Assim, o que está impedindo estes dois caras de se comprimirem, o que está impedindo este bloco de gelo de descer mais, é a repulsão entre os elétrons nesta molécula e os elétrons nesta molécula. Então, em um nível macro, nós vemos isso como uma espécie de força de contato. Mas, em nível microscópico ou em nível atômico, é, realmente, apenas uma repulsão eletromagnética em ação.