Cálculo (físico), unidades, exemplos, exercícios

Ele peso É a força com a qual a terra atrai objetos para sua superfície. Toda vez que um objeto é retirado, isso vai para o chão, não é capaz de escalar seus próprios meios, nem não é grato no meio do caminho, o que é porque a terra o atrai.

Todos os objetos invariavelmente se atraem, até os pequenos, apenas que a magnitude da força com que eles fazem é proporcional à massa. Isso significa que objetos com pequena massa exercem pouca força sobre os outros, mas corpos celestes como a Terra são capazes de exercer uma força muito grande.

A terra mantém a lua orbitando em torno dela graças a essa força de atração, que é chamada Atração gravitacional Quando se trata de objetos que estão longe da superfície da Terra, e peso Quando os objetos estão próximos.

Segue -se que a força da gravidade não exige que os objetos estejam necessariamente em contato entre si para agir: é por isso que se diz que é uma força de ação à distância de ação.

Os objetos ainda têm peso, mesmo que estejam em uma certa altura no solo e mais maciços, maior será esse peso.

O grande cientista inglês Isaac Newton foi o primeiro a dar uma explicação sobre essa questão, através da lei universal da gravitação que leva seu nome e que desde então serviu para entender como os objetos interagem com a massa com a massa. Isso é muito importante, pois qualquer objeto no planeta tem peso.

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Unidades de peso

O sistema de unidades internacionais se o peso do peso for Newton, Nomeado em homenagem a Isaac Newton. Esta é a unidade para medir forças de todos os tipos.

O Newton, abreviado N, é definido como a força necessária para um objeto de massa de 1 kg para adquirir uma aceleração de 1m/s². Além do Newton, existem outras unidades de força de uso comum, por exemplo, o seguinte:

O quilograma-força

Ele quilograma-força Ó Kilopondio, Kg-F ou Kp abreviado, embora comumente chamado de kg sem mais. É necessário especificar o local, pois, como afirmado, o campo gravitacional experimenta variações com altura e latitude.

Quando alguém diz que pesa 45 kg, na realidade o que significa é que seu peso é de 45 kg-f, porque o quilograma é a unidade reservada para a massa.

Pode atendê -lo: Circuito aberto

A equivalência entre kg-f e n é: 1kg-f = 9.8 n

A força de libra

O Libra-Fuerza, O LB-F abreviado também é uma unidade de força análoga ao kg-f, pois é a força que a terra exerce em um objeto de 1 lb de massa. E, como no kg-f, não há problema com os valores quando você está na Terra, ou seja, um objeto da massa de massa, pesa 1 lb-f-f-f.

A equivalência em LB-F e N é: 1 lb-f ≡ 4.44822 N.

Cálculo de peso e fórmula

O peso de um objeto é proporcional à sua massa. Uma massa maior, maior peso.

A fórmula para encontrar a magnitude do peso p (ou também w, como às vezes denota, por "Peso" Em inglês) é muito simples:

P = mg

Onde m representa a massa do objeto e g É a magnitude da aceleração da gravidade (intensidade do campo gravitacional ou gravidade), aproximadamente constante e cujo valor é considerado 9.81 m/s² Para os cálculos mais frequentes.

O peso é um vetor e para distinguir entre um vetor e sua magnitude, as letras ousadas são usadas. Dessa forma, quando fala sobre p, entende -se que é o valor numérico e quando é escrito P É feita referência ao vetor:

P = m ∙g

O g Com letras ousadas, é o campo gravitacional da terra, ou seja, a influência que a terra exerce no espaço que o rodeia, independentemente de haver ou não outro corpo que o perceba. Qualquer objeto com massa tem seu próprio campo gravitacional, pequeno ou grande.

A intensidade do campo gravitacional da terra g Não é totalmente constante. Tem pequenas variações que surgem principalmente porque a Terra não é uma esfera perfeita e também para diferenças de altura e densidade locais. Mas para a maioria das aplicações, valor 9.81 m/s² Funciona muito bem.

Outros corpos celestes têm seu próprio campo gravitacional característico; portanto, a aceleração da gravidade difere de acordo com o planeta ou satélite. O mesmo objeto teria um peso diferente em cada um, portanto, o peso não é uma propriedade característica das coisas, mas do sujeito em geral.

O peso como vetor

O peso é um vetor e, portanto, tem magnitude, direção e significado. Nas proximidades da superfície da Terra, o peso é um vetor vertical e a direção está sempre baixa.

Em geral, o endereço vertical é nomeado como eixo e qualquer z, E o significado é atribuído signo + ou sinal - para distingui -lo da direção. A escolha depende da localização da origem. Na imagem inferior, a origem foi escolhida no ponto em que a maçã cai:

Pode atendê -lo: gás ideal: modelo, comportamento, exemplos O peso é um vetor que é direcionado verticalmente para baixo. Fonte: f. Zapata.

O vetor da unidade J, Um vetor de magnitude igual a 1, é usado para apontar e distinguir a direção vertical. Em termos deste vetor, o peso é escrito assim:

P = mg ( - J)

Onde o sinal negativo é atribuído à direção.

Diferenças entre peso, massa e volume

Muitas vezes, esses três conceitos estão confusos, mas revisando as características do peso, é fácil diferenciá -lo de massa e volume.

Para começar, o peso depende do campo gravitacional do local onde o objeto está. Por exemplo, na terra e na lua, a mesma coisa tem um peso diferente, embora a quantidade de átomos que o compõem é constante.

A massa é uma magnitude escalar, relacionada à quantidade de átomos que compõem o objeto e são evidenciados com a resistência de que o objeto tem que mudar seu movimento, uma propriedade chamada inércia.

Por sua parte, o volume é a medida do espaço ocupado por um objeto, outra quantidade escalar. Dois objetos com igual volume não pesam o mesmo, por exemplo, um cubo de ferro pesa muito mais do que outro poliestireno das mesmas dimensões.

Em resumo:

• A massa está relacionada à quantidade de matéria que um corpo tem.
• O peso é a força exercida pela terra naquela massa, proporcional a ela.
• O volume é o espaço ocupado pela matéria.

Deve -se notar que ser quantidades escalares, nem a massa nem o volume têm direção ou significado, mas apenas valor numérico e uma unidade adequada. Por outro lado, o peso, sendo um vetor, deve sempre ser expresso corretamente apontando a magnitude, a unidade, a direção e o significado, como na seção anterior.

Exemplos de peso

Todos os objetos na Terra têm peso, você pode até "pesar" objetos que não estão na terra, como outros planetas ou o sol, embora por meios indiretos, é claro.

Como a faixa de peso é muito grande, a notação científica é usada (em poderes de 10) para expressar alguns que são muito grandes ou muito pequenos:

-O Sol: 1.989 × 10³⁰ kg-f

-Júpiter: 1.898 × ​​10²⁷ kg-f

-Um mosquito: 2.0 × 10^-5 N

-Bebês: 34.3 n

-Uma criança: 353 n

-Pessoa adulta: 65 kg-f

-Um elefante adulto: 5.5 × 10³ kg-f

-Baleia azul: 1.0 × 10⁶ N

Exercício resolvido

Uma caixa de massa 20 kg repousa sobre uma mesa.

a) Encontre o peso da caixa e a força normal que a tabela exerce nela.

Pode atendê -lo: Conservação do Momento Linear: Princípio, Exemplos, Exercícios.

b) Outra caixa de 10 kg é colocada no primeiro. Encontre o normal que a mesa se exercita na caixa de 20 kg e a normal que ela exerce na menor caixa.

Duas caixas descansando em uma mesa. Fonte: f. Zapata.

Solução para

É conveniente fazer um diagrama de corpo livre na caixa, que consiste em desenhar as forças que agem nela.

Nesta situação, ainda existe a menor caixa no topo, portanto, existem apenas duas forças: a primeira é o peso P que é desenhado verticalmente, como indicado nas seções anteriores e depois há o normal N, que é a força perpendicular que a tabela exerce e impede que a caixa caia.

Como a caixa está em equilíbrio estático nessas circunstâncias, é razoável concluir que a magnitude do normal é a mesma do peso, para que possa compensar, portanto:

N = mg = 20.0 kg x 9.8 m/s² = 196 n; direcionado verticalmente para cima.

Por sua parte, o peso é p = 196 n direcionado verticalmente para baixo.

Solução b

Agora são feitos novos diagramas corporais livres sobre os dois objetos. Para a caixa grande, as coisas mudam um pouco, já que a caixa pequena exerce força nela.

As forças são as seguintes: N e P Eles são respectivamente o normal que a mesa exercita e o peso na caixa de 20.0 kg, isso não mudou. E a nova força exercida pela pequena caixa é N₁, o normal devido ao contato com a face superior da grande caixa.

Quanto à pequena caixa, recebe o normal N₂, exercido pela face superior da grande caixa e, claro, seu peso P₂. Como as caixas são equilíbrio estático:

N₂ - P₂ = 0

N - n₁ - P = 0

Desde a primeira equação, você tem que n₂ = P₂ = 10 kg x 9.8 m/s² = 98 n. Por lei da ação e reação, a magnitude da força que a caixa pequena recebe é a mesma que exerce na caixa grande e depois:

N₂ = N₁ = 98 n

A partir da segunda equação, o N normal que a tabela se exercita na caixa grande é limpa, que por sua vez tem a pequena caixa em cima:

N = n₁ + P = 98 n + 196 n = 294 n

Referências

1. Figueroa, d. 2005. Série: Física para Ciência e Engenharia. Volume 2. Dinâmico. Editado por Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Física. 2º. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
4. Sears, Zemansky. 2016. Física da Universidade com Física Moderna. 14º. Ed. Volume 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Física para Ciência e Engenharia. Volume 1. 7º. Ed. Cengage Learning.
6. Thomas Griffith, W. 2007. Física conceitual. Mc Graw Hill.