Calculadora de Força Normal

A calculadora de força normal da Omni ajuda você a encontrar a força que uma superfície exerce para evitar que um objeto caia através dela. No texto a seguir, forneceremos a você algumas fórmulas de força normal e uma resposta à simples pergunta: o que é força normal? Ao fazer isso, também mencionaremos a terceira lei de Newton. Continue lendo para saber como você pode calcular a força normal.

Já que você está aqui, talvez também goste da nossa calculadora da segunda lei de Newton 🇺🇸.

A força normal é a força de contato perpendicular que a superfície exerce sobre um objeto. Por exemplo, se você colocar um livro sobre uma mesa, há uma força gravitacional que está atraindo o livro em direção ao chão. Para neutralizar essa força, a mesa (superfície de contato) exerce uma força sobre o livro, impedindo que ele caia. Essa força contrária é chamada de força normal e é representada por $\footnotesize F_N$, ou $\footnotesize N$. A unidade da força normal é N (Newton).

A força normal é um exemplo típico da terceira lei de Newton.

Se um objeto exerce uma força sobre um segundo objeto, o segundo objeto exerce uma força de mesmo módulo e direção, com sentido oposto sobre o primeiro objeto (ação igual à reação).

Portanto, uma força normal é igual à força exercida pelo objeto sobre a superfície. Suas fórmulas variam de acordo com a inclinação da superfície.

1. Para um objeto colocado sobre uma superfície plana, a fórmula é:

   $\footnotesize F_N = m ⋅ g$

onde

• $\footnotesize m$: massa de um objeto; e
• $\footnotesize g$: aceleração gravitacional.

De acordo com a terceira lei de Newton, a força normal ($\footnotesize F_N$) de um objeto sobre uma superfície plana é igual à sua força peso ($\footnotesize W$).

2. Para um objeto colocado sobre um plano inclinado 🇺🇸, a equação da força normal é:

   $\footnotesize F_N = m ⋅ g ⋅ cos(\alpha)$

onde

• $\footnotesize \alpha$ é o ângulo de inclinação da superfície.

Em uma superfície inclinada (supondo que o objeto não deslize para baixo), o peso do objeto é suportado pela força normal e pelo atrito. A força peso do objeto não é oposta e igual à força normal, mas sim uma das componentes do vetor da força peso.

Para saber como calcular a força normal com atrito, use a calculadora de atrito.

Para objetos em uma superfície plana, a força normal é contrária ao peso do objeto (não confunda peso com massa! Peso é o mesmo que força gravitacional). Isso só acontece quando não há nenhuma força externa agindo sobre o objeto ou, se houver, a força externa é paralela à superfície. Vamos ver o que acontece se você tiver uma força externa que não seja paralela à superfície!

Nos cálculos que incluem uma força externa, você deve levar em consideração apenas a componente do vetor paralelo à força normal. É por isso que, nas equações listadas abaixo, os ângulos são incluídos.

1. Força externa para baixo:

$\footnotesize F_N = m ⋅ g + F ⋅ \rm{sen}(x)$

,onde:

• $\footnotesize F$: valor da força externa;
• $\footnotesize x$: ângulo entre a superfície e a força externa.

2. Força externa para cima:

$\footnotesize F_N = m ⋅ g - F ⋅ \rm{sen}(x)$

Se houver uma força externa direcionada para baixo, você precisará somar sua componente vetorial ao peso do objeto. Isso aumenta a força normal, pois a força externa está empurrando o objeto para o chão. É o caso oposto de uma força externa direcionada para cima. Ela puxa o objeto para longe do chão, portanto, a força normal diminui.

Se a força for direcionada diretamente para cima e igual à força gravitacional, a força normal será zero. Por quê? Porque ela neutraliza totalmente a força gravitacional.

Como você pode encontrar a força normal por conta própria? Imagine que há uma caixa no chão que você deseja mover. Ela pesa 100 kg. Você a empurra em um ângulo de 45 graus com 250 N de força.

$\footnotesize F_N = 100 ⋅ 9{,}807 + 250 ⋅ \rm{sen}(45\degree) = 980{,}7 + 250 \frac{\sqrt2}{2} = 1157{,}4 N$

O solo exerce 1.157,4 N de força sobre a caixa. Se a caixa estivesse em uma superfície macia, devido à força adicional que você exerce, ela poderia entrar em colapso. É por isso que, para economizar força, é melhor você empurrar as coisas usando uma força paralela à superfície, apontando diretamente em direção ao destino.

Você gostou da nossa calculadora de força normal? Você também pode conferir a calculadora de trabalho e potência!