Física do ensino fundamental · Grades 1–9
12Empurrões e puxões: as forças
Abrir uma porta, fechar um zíper, chutar uma bola, arrastar um carrinho: o seu dia inteiro é feito de empurrar e puxar. A física junta tudo isso sob um nome cheio de orgulho — força — e faz duas perguntas simples: o que uma força consegue fazer, e para que lado ela age?
12.1 Empurrões e puxões em toda parte
Definição 12.1 (Força)
Uma força é um empurrão ou um puxão. Empurrar um balanço, puxar um carrinho, apertar a campainha, esticar um elástico, amassar uma massa de pão: cada uma dessas coisas é uma força em ação. Uma força sempre tem uma intensidade — suave ou possante — e uma direção: ela empurra ou puxa para algum lado.
Exemplo 12.2 (Empurrão ou puxão?)
Separe o seu dia: chutar uma bola — um empurrão com o pé. Abrir uma gaveta — um puxão. Fechar a gaveta — um empurrão. Fechar o zíper do casaco — um puxão. Sovar a massa — muitos empurrõezinhos. Cabo de guerra — dois times puxando a mesma corda para lados opostos.
Método 12.3 (Desenhar uma força como uma seta)
Os físicos desenham uma força como uma seta:
- a seta começa onde o empurrão ou o puxão pega o objeto;
- ela aponta para o lado em que a força age;
- uma força mais forte ganha uma seta mais comprida.
Uma setinha só conta a história inteira: onde, para que lado, com que força. Vamos desenhar essas setas por muitos anos daqui em diante.
12.2 O que as forças fazem
Proposição 12.4 (Os quatro serviços de uma força)
Uma força pode fazer quatro coisas com um objeto:
- colocá-lo em movimento — o chute manda embora a bola parada;
- pará-lo — as mãos do goleiro param o chute;
- desviá-lo — um toquinho de lado entorta o caminho da bola que rola;
- mudar o formato dele — apertar amassa a esponja, puxar estica o elástico.
Sem força, nenhum dos quatro: um objeto deixado completamente em paz continua fazendo exatamente o que estava fazendo.
Exemplo 12.5 (Força mais forte, efeito maior)
Dê um toquinho numa bolinha de gude: ela rola até a beirada da mesa. Dê um peteleco forte: ela voa pelo cômodo. Mesma bolinha, mesmo dedo — só a intensidade do empurrão mudou, e o voo da bolinha mudou junto. Força suave, efeito suave; força possante, efeito possante.
Exemplo 12.6 (Experimente: os mudadores de formato)
Junte uma esponja, um elástico, um pedaço de massinha de modelar e um bloco de madeira. Aperte e estique cada um deles. A esponja volta ao normal no instante em que você solta; o elástico também. A massinha guarda o formato novo — a sua força fez um amassado para sempre. E o bloco? O seu aperto mais forte não muda nada nele (nada que dê para ver!). Cada coisa responde à força do seu próprio jeito.
12.3 Forças sem encostar
Exemplo 12.7 (O puxão da Terra)
Solte uma colher: ela vai para baixo. Jogue uma bola tão alto quanto quiser: ela volta para baixo. Folhas, pingos de chuva, migalhas — tudo o que é solto cai para baixo. Alguma coisa está puxando cada um deles, o tempo todo, sem encostar: a própria Terra. O puxão da Terra é a força mais constante da sua vida — ela nunca solta, e é por isso que “para baixo” quer dizer a mesma coisa em todo canto do pátio.
Observação 12.8 (Velhos conhecidos)
Você já conhece outra força sem contato: o ímã, puxando o clipe dele através de um vão de ar. Os ímãs e o puxão da Terra são as duas forças sem contato do seu dia a dia — exceções raras e preciosas, porque todo outro empurrão ou puxão que você encontra precisa de contato. As duas vão virar grandes capítulos mais adiante neste curso.
12.4 Exercícios
Exercício 12.1 ★
Empurrão ou puxão? Tocar a campainha; abrir uma gaveta; cabecear uma bola; arrastar um trenó ladeira acima; espremer o tubo de pasta de dente.
Solução
Solução de Exercício 12.1.
Empurrão; puxão; empurrão; puxão; empurrão (espremer é empurrar dos dois lados).
Exercício 12.2 ★
Quais três coisas a seta de uma força conta sobre ela?
Solução
Solução de Exercício 12.2.
Onde a força pega o objeto, para que lado ela age e qual é a intensidade dela (pelo comprimento da seta).
Exercício 12.3 ★
Diga os quatro serviços de uma força e dê um exemplo seu de cada um — diferentes dos que estão no capítulo.
Solução
Solução de Exercício 12.3.
Colocar em movimento, parar, desviar e mudar o formato. Os exemplos variam — por exemplo: dar um peteleco numa bolinha (colocar em movimento), agarrar um frisbee (parar), fazer uma bola bater na parede (desviar), amassar uma bola de neve (formato).
Exercício 12.4 ★
Uma bolinha de gude rola reto na sua direção. Usando só um dedo, como você faz para: pará-la? acelerá-la? desviá-la para o lado? Diga para que lado o seu dedo empurra em cada caso.
Solução
Solução de Exercício 12.4.
Para pará-la: empurre contra o movimento dela, com o dedo virado para a bolinha. Para acelerá-la: empurre no mesmo sentido em que ela já rola, por trás. Para desviá-la: empurre de lado, atravessando o caminho dela.
Exercício 12.5 ★
Qual volta ao normal e qual guarda o amassado: uma esponja; massinha de modelar; um elástico; neve fofa?
Solução
Solução de Exercício 12.5.
Voltam ao normal: a esponja e o elástico. Guardam o amassado: a massinha de modelar e a neve fofa.
Exercício 12.6 ★
Desenhe uma caixa sendo empurrada de leve para a direita e a mesma caixa empurrada com força para a esquerda. Em que as suas duas setas são diferentes?
Solução
Solução de Exercício 12.6.
O empurrão suave: uma seta curta apontando para a direita. O empurrão forte: uma seta comprida apontando para a esquerda. Comprimentos diferentes, sentidos opostos.
Exercício 12.7 ★
Qual força faz cair tudo o que a gente solta? Ela precisa encostar na colher que cai? Para que lado ela sempre puxa?
Solução
Solução de Exercício 12.7.
O puxão da Terra. Ele não precisa encostar — puxa a colher através do ar, e sempre para baixo.
Exercício 12.8 ★
Diga as duas forças sem contato que você já conheceu, cada uma com um exemplo visto em casa.
Exercício 12.9 ★★
No cabo de guerra, os dois times puxam com toda a força e, mesmo assim, às vezes a fitinha da corda não sai do lugar. Desenhe a corda com as setas dos dois times. O que precisa ser verdade sobre os dois puxões quando a fitinha fica parada? O que acontece no instante em que um dos times puxa mais forte?
Solução
Solução de Exercício 12.9.
Duas setas na corda, do mesmo comprimento, apontando para lados opostos. A fitinha fica parada quando os dois puxões são igualmente fortes — um anula o outro. No instante em que um dos times puxa mais forte, a seta dele ganha e a fitinha vai para aquele lado.
Exercício 12.10 ★★
Uma bola jogada direto para cima vai perdendo velocidade, para por um piscar de olhos e cai de volta. Qual força age na subida, no ponto mais alto e na descida? Ela para de puxar em algum momento? (Desenhe a seta em cada um dos três instantes.)
Solução
Solução de Exercício 12.10.
A mesma força nos três instantes: o puxão da Terra, com a seta apontando direto para baixo — na subida (freando a bola), no ponto mais alto (prestes a trazê-la de volta) e na descida (acelerando-a). Ela não para de puxar nem por um instante.