Força é um dos conceitos fundamentais da mecânica clássica, que designa um agente capaz de modificar o estado de repouso ou de movimento de um determinado corpo, ou ainda, capaz de causar a deformação em determinados corpos.
Relacionada com as leis de Newton, a força é uma grandeza vetorial que possui módulo (intensidade aplicada), direção (reta ao longo da qual atua) e sentido (lado da reta para o qual o esforço foi feito: esquerda, direita, norte, sul, leste, oeste).
As forças sobre os corpos em repouso são objeto da estática, que estuda sistemas sob a atuação de forças que se equilibram. Dentro da mecânica existem alguns conceitos relacionados à força que são essenciais para compreender sobre essa grandeza vetorial, entre eles pressão, arrasto e torque.
A pressão é a relação entre uma determinada força e sua área de distribuição; o arrasto é a força que faz resistência ao movimento de um objeto sólido através de um fluido; já o torque é a força que produz mudanças na velocidade de rotação de um objeto.
Tipos de força
As forças podem ser classificadas em dois tipos: força de contato e força de campo. São consideradas forças de contato aquelas que agem diretamente entre os corpos, ou seja, quem aplica a força precisa, necessariamente, estar em contato com os corpos. Já nas forças de campo, a atuação ocorre à distância, ou seja, o corpo que exerce a força não se encontra em contato os outros.
- Força peso (P): existente sobre todos os corpos, ela é exercida sobre eles através do campo gravitacional da terra.
- Força elástica (Fel): provoca a deformação de um corpo elástico esticando-o ou comprimindo-o, é o tipo de força exercido sobre uma mola, por exemplo.
- Força centrípeta (Fcp): força que um corpo com determinada aceleração, exerce em um movimento circular, puxando-o para o centro da trajetória.
- Força magnética (Fm): força existente entre objetos magnéticos que causa atração e repulsão entre eles, mesmo estes não estando em conato direto.
- Força gravitacional (F): força de atração a partir da interação entre dois corpos físicos do universo. Ela depende da massa dos corpos envolvidos, portanto, quanto maior for a massa, maior será a atração.
- Força de atrito (Fat): exercida entre duas superfícies que estão em contato, ela é oposta à tendência do movimento, quanto maior a aspericidade apresentadas pelas superfícies, maior será a força de atrito.
- Força normal (N): exercida entre duas superfícies em contato, também chamada de força de apoio, ela é exercida por uma superfície para sustentar um objeto depositado sobre ela.
Força resultante
Quando várias forças atuam sobre determinado corpo, elas se somam vetorialmente dando origem a uma força resultante. De acordo com a Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica), a soma vetorial de todas as forças aplicadas sobre o corpo é diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa.
A força resultante é representada pela seguinte fórmula:
F = m.a
Onde:
F = força
m = massa do corpo
a = aceleração adquirida
Medidas de força
A intensidade da força é medida por um aparelho chamado dinamômetro - dínamo = força; metro = medida.
Com uma mola que se deforma à medida que a força é aplicada sobre ela, o dinamômetro indica o valor da força aplicada em uma de suas extremidades.
As unidades utilizadas para medir a força são o quilograma-força (kgf) e o newton (N). O quilograma-força é a força em que a Terra atrai o quilograma-padrão, ou seja, o seu peso no nível do mar e a 45° de latitude.
Ressalte-se, no entanto, que no Sistema Internacional de Medidas, a unidade de medida de força é o newton (N), em homenagem a Isaac Newton.
Forças fundamentais da natureza
Existem quatro forças fundamentais na natureza que são relacionadas por sua ordem de grandeza. São elas:
- Força nuclear forte – introduzida quando se trata de fenômenos nucleares, a força forte não pode ser observada no cotidiano. Geralmente chamada de força nuclear,
ela está presente no núcleo atômico e é responsável para a ligação de núcleons.
- Força nuclear fraca – tal qual a força nuclear forte, ela está presente no núcleo atômico e não é observadas no cotidiano.
A força nuclear fraca é responsável por determinar o decaimento beta e as interações de neutrino com núcleos.
- Força eletromagnética –
ela é responsável por quase todas as interações existentes no cotidiano
, com exceção apenas das interações gravitacionais. - Força da gravidade – Assim como o eletromagnetismo, ela é familiar no dia a dia.
A força da gravidade é aquela que um corpo massivo exerce sobre outro corpo massivo.