Equilíbrio de forças

Funcionamento de um dinamômetro

Dinamômetro é um mecanismo de medida que nos fornece a intensidade de uma força a partir de outro corpo. Essa força produz em alguns objetos uma deformação visível, podendo então ser medida. Dessa forma, dizemos que a medida dessa deformação fornece, de maneira indireta, a intensidade da força que a produziu.

No nosso cotidiano encontramos diversos tipos de materiais, dentre eles os denominados materiais plásticos, que são, por exemplo, massa de modelar, barro, etc. Esses materiais plásticos quando deformados não voltam à sua forma original. Outro tipo de material inserido em nosso cotidiano é o material elástico, que, ao ser deformado, tende a voltar à sua forma original quando cessada a força aplicada sobre ele. Exemplos básicos de material elástico: borracha, mola, etc.

Para medir forças utilizando a deformação de corpos, é necessário utilizar objetos ou materiais que não sofram deformações permanentes quando aplicadas tais forças. A deformação deve ser elástica e mensurável.

O dinamômetro mais comum que encontraremos faz uso de uma mola elástica. Quando sustenta um objeto, o qual se pretende determinar o peso, a mola sofre uma deformação até que seja capaz de equilibrar seu peso, ou seja, até que sua força seja igual (em intensidade) à do peso do corpo.

Caso seja colocado na mesma mola outro corpo, cuja massa seja o dobro do peso, a força elástica da mola será maior e sua deformação também será dobrada. Um terceiro corpo, com peso três vezes maior que o primeiro, exigirá uma força elástica ainda maior que as anteriores, e a deformação da mola será três vezes maior que a do primeiro caso. Dentro da faixa de elasticidade da mola, sua distensão é regular: a deformação da mola e a força elástica são diretamente proporcionais.

Como a força elástica possui o mesmo módulo que a força peso do corpo, nessa situação, medindo a deformação da mola, estaremos indiretamente determinando o peso do objeto. Para a leitura numérica dessa força temos que calibrar o dinamômetro usando massas previamente conhecidas e marcando em uma escala as posições correspondentes aos pesos das respectivas massas.

Mas, então, como podemos determinar o peso das massas? É bem simples, basta multiplicar as massas pela aceleração da gravidade (P = m .g).

Sendo assim, podemos concluir que o dinamômetro, usado para medir forças, pode nos fornecer valores de forças de qualquer direção e de qualquer natureza. Dependendo do que iremos medir, usamos dinamômetros com diferentes molas. As molas que são usadas podem ser mais elásticas ou menos elásticas sendo, então, caracterizadas por uma grandeza denominada constante elástica (k). A unidade da constante elástica no SI é N/m.