Este artigo explica o que é a fórmula da força e como calcular uma força com sua fórmula. Além disso, você encontrará exercícios resolvidos passo a passo da fórmula de força.
Qual é a fórmula da força?
A fórmula da força é F=m·a, então a fórmula da força é a massa do corpo vezes a aceleração do corpo. Em outras palavras, para calcular a força aplicada a um corpo ou objeto, a massa do corpo deve ser multiplicada pela sua aceleração.
No Sistema Internacional de Unidades, as forças são medidas em newtons. E um newton é igual a um quilo multiplicado por um metro dividido por um segundo ao quadrado:
Portanto, para calcular o valor de uma força com a fórmula, a massa do objeto deve ser multiplicada em quilogramas e a aceleração deve estar em metros dividida por segundo ao quadrado. Ou seja, a massa e a aceleração devem ser expressas em unidades do sistema internacional.
A fórmula da força segue a segunda lei de Newton, também chamada de princípio fundamental da dinâmica.
Exemplo de fórmula de força
Agora que conhecemos a formulação matemática de uma força, vamos resolver um exemplo para entender completamente como uma força é calculada com a fórmula.
- Uma cadeira com rodas de 4 kg está apoiada em uma superfície plana e lisa. De repente, a cadeira é empurrada e adquire uma aceleração linear de 6 m/s 2 . Desprezando o atrito, calcule a força aplicada à carne.
O enunciado do problema já nos fornece os dados expressos no Sistema Internacional de Unidades, para que possamos aplicar diretamente a fórmula para encontrar a intensidade da força:
Agora substituímos os valores da massa da carne e sua aceleração na fórmula e calculamos a força:
Exercícios resolvidos da fórmula da força
Exercício 1
Sobre uma superfície plana temos um objeto de 11 kg em equilíbrio. Num dado momento, uma força é aplicada sobre ele de modo que ele tenha uma aceleração de 3 m/s 2 . Calcule o valor da força aplicada (ignorando o atrito).
Para obter o valor da força aplicada ao corpo, devemos utilizar a fórmula geral da força:
Então substituímos os dados do exercício na fórmula e calculamos seu valor:
Exercício 2
Se uma força de 250 N for aplicada a um corpo de 15 kg, que aceleração o corpo terá?
Para resolver este problema, também precisamos de utilizar a fórmula da força.
Neste caso, sabemos o valor da força aplicada e da massa do corpo, devemos portanto isolar a aceleração da fórmula para encontrar o seu valor:
Agora substituímos os valores de força e massa na expressão e determinamos a aceleração adquirida pelo corpo.
Exercício 3
Um carro viaja a uma velocidade de 40 km/h e o motorista do carro vê que há um acidente à sua frente. Supondo que o carro iria bater em 6 segundos e que o peso do carro e do motorista é de 850 kg, quanta força os freios devem exercer para parar o carro a tempo?
Primeiro, convertemos a velocidade do carro em unidades do Sistema Internacional fazendo um fator de conversão:
Devemos agora calcular a aceleração que o carro deve ter para parar no tempo. Para fazer isso, usamos a fórmula de aceleração:
![a=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}=\cfrac{0-11.11}{6-0}=-1.85 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex] Et une fois que l'on connaît la masse du système et l'accélération que doit prendre la voiture, on peut obtenir la force que doivent exercer les freins avec la formule de force : [latex]F=m\cdot a=850\cdot (-1,85)=-1572,5 \ N](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1694107fa6e366f66dc20fb7a15ef705_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
A força resultante tem sinal negativo porque deve ser aplicada na direção oposta ao movimento do carro para pará-lo.
Fórmulas para outras forças
Na física, existem muitos tipos de forças e algumas delas são calculadas por meio de outras fórmulas. Abaixo estão as fórmulas para as forças mais importantes.
- A fórmula da força peso , ou seja, a força que a Terra exerce sobre um corpo, é o produto da gravidade (g = 9,81 m/s 2 ) e da massa desse corpo.
- A fórmula da força gravitacional produzida entre dois corpos é o produto da constante gravitacional (G=6,672·10 -11 N·m 2 /kg 2 ) pelas massas dos dois corpos dividida pelo quadrado da distância que separa os dois corpo. macacões.
- Na fórmula da força de atrito, o coeficiente de atrito é multiplicado pela força normal.
- A fórmula da força elástica (ou lei de Hooke) equivale à constante característica da mola multiplicada pela variação de comprimento experimentada pela referida mola.
- A fórmula da força centrípeta , ou seja, a força que empurra um corpo através de uma curva, é a massa do corpo vezes sua velocidade ao quadrado pelo raio de curvatura.
- A fórmula da força elétrica com a qual duas cargas se atraem ou se repelem é igual à constante da lei de Coulomb (9·10 9 N·m 2 /C 2 ) multiplicada pelos valores das cargas elétricas dividido pela distância entre as ao quadrado.
