Mecânica Clássica

CAPÍTULO 4 Movimento considerando forças de contato No capítulo anterior estudamos movimentos só levando em conta a força gravitacional No presente capítulo vamos estudar movimentos onde aparecem também forças devido ao contato do corpo com um objeto qualquer do sistema Conforme discutimos no Capítulo 2 estas forças são de natureza eletromagnética pois elas são decorrentes da interação entre os átomos das superfícies em contato 41 Força de tensão e força normal Estes são casos bem comuns Consideremos por exemplo um corpo de massa M preso a uma corda e esta fixa no ponto superior pendendo verticalmente Para darmos uma generalidade maior ao exemplo consideremos também que a massa da corda não seja desprezível veja Figura 41 Vamos aplicar as leis de Newton ao corpo massa M e à corda massa m Para tal precisamos saber com quem eles estão interagindo pois só assim poderemos identificar as forças que atuam sobre eles Não é difícil fazer isto mas requer um pouco de atenção a fim de não colocarmos forças que não existem O bloco interage com a Terra e com a corda Esta interage com o bloco com a Terra e com o pino que a prende no teto Assim sobre o bloco atuam duas forças e sobre a corda três A Figura 42 mostra essas forças com detalhes É importante observar a utilização da terceira lei de Newton Por exemplo na interação entre o bloco e a corda há uma força no bloco e outra na corda T e T Elas possuem o mesmo módulo mesma direção e sentidos contrários O mesmo ocorre nas demais interações no caso da interação com a Terra a outra força está no centro da Terra Agora com o uso da segunda lei de Newton podemos relacionar essas for ças Tanto o bloco como a corda estão em repouso isto é possuem aceleração zero Assim as forças estão todas numa única dimensão não vamos escrever a notação vetorial explicitamente T Mg 0 T mg T 0 41 Vamos aproveitar para fazer duas observações Na primeira das relações acima encontramos que T Mg Isto leva muitas vezes o estudante a concluir erroneamente que a força na corda é a reação do peso Pelo que explicamos anteriormente e pelo que estamos falando desde o Capítulo 2 espero que este não seja mais o caso de vocês A outra observação referese à segunda das equações 41 Note que a força que a corda exerce sobre o pino é diferente da que ela exerce sobre o corpo Elas só seriam iguais em módulo se a massa da corda fosse desprezível Figura 41 Bloco pendurado numa corda Uma outra força de contato aparece quando o corpo está colocado sobre uma superfície Consideremos como exemplo inicial um bloco de massa M colocado em repouso sobre uma mesa Veja Figura 43 onde marcamos as forças que atuam sobre o bloco São duas forças Uma proveniente da interação com a superfície que estamos chamando de N força normal e outra da interação gravitacional com a Terra Onde estão as reações dessas forças