Força normal

Força normal é a força de reação que uma superfície exerce sobre qualquer corpo que lhe aplica uma força. Quando andamos, por exemplo, fazemos força contra o chão. O chão, por sua vez, aplica sobre nossos pés uma força normal, que atua sempre na direção perpendicular (ângulo de 90º) à superfície.

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Fórmula da força normal

A força normal não tem uma fórmula específica, uma vez que ela pode variar de acordo com o caso estudado. Para calculá-la, é preciso aplicar a segunda lei de Newton a cada situação e determinar quais são as forças ou componentes de forças que atuam em cada direção.

O caso mais simples que envolve o cálculo da força normal é aquele em que um corpo repousa apoiado em uma superfície lisa e horizontal, em uma região onde há gravidade. Nesse caso, a força normal é igual, em módulo, ao peso desse corpo.

Força normal e força peso

Quando um objeto repousa sobre uma superfície horizontal, a força peso, que o puxa para baixo, faz com que esse objeto comprima a superfície, que “responde”, produzindo sobre tal objeto uma força de reação, chamada de força normal.

Apesar de a força normal e a força peso atuarem na mesma direção e terem sentidos opostos, essas duas forças não são um par de ação e reação, simplesmente porque atuam sobre o mesmo corpo. De acordo com a 3ª lei de Newton, as forças de ação e reação atuam sempre em corpos diferentes.

Força normal no plano inclinado

O plano inclinado é comum em uma grande quantidade de situações e exercícios. Ele consiste em um plano reto que é rotacionado em um ângulo em relação à direção horizontal. No plano inclinado, a força normal é menor do que na situação em que o corpo é apoiado sobre uma superfície horizontal. Isso ocorre porque, nesse caso, a força normal se cancela apenas com a componente vertical da força peso.

Nesse caso, a força normal equivale à componente vertical da força peso, ou seja:

P – força peso

Py – componente y da força peso

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Exercícios resolvidos sobre força normal

Questão 1 — Um corpo de massa igual a 5,0 kg encontra-se em repouso e apoiado sobre uma superfície perfeitamente horizontal. Determine a intensidade da força de reação normal que atua sobre esse corpo. Use g = 10 m/s².

a) 200 N

b) 100 N

c) 25 N

d) 50 N

Resolução:

Letra D.

Como o corpo encontra-se em repouso e, consequentemente, na condição de equilíbrio de forças, a resultante vertical, dada pela diferença entre as forças normal e peso, é nula. Sendo assim, a força normal tem módulo igual ao peso desse corpo.

Questão 2 — Um objeto de 5,0 kg encontra-se apoiado sobre um plano inclinado que faz um ângulo de 60º com a direção horizontal. Determine a intensidade da força normal que o plano inclinado produz sobre tal objeto. Use g = 10 m/s².

a) 100 N

b) 12,5 N

c) 50 N

d) 25 N

Resolução:

Letra D.

O objeto apoiado sobre o plano inclinado sofre a ação de uma força que é perpendicular à superfície desse plano e que, portanto, corresponde à componente vertical da força peso.

Questão 3 — Um objeto de 5,0 kg está apoiado sobre uma superfície plana e horizontal, então, uma força de 5 N passa a ser aplicada sobre esse bloco, na direção vertical e apontando para baixo. Determine a intensidade da força normal que atua sobre esse bloco. Use g = 10 m/s².

a) 15 N

b) 25 N

c) 30 N

d) 55 N

Resolução:

Letra D.

Além da força peso, há uma força de 5 N atuando para baixo e, ainda assim, o bloco continua em repouso. Portanto, a resultante das forças normal — que aponta para cima —, peso e a força de 5 N — que apontam para baixo — é nula.