Calculadora de força
Resolva a segunda lei de Newton para força, massa ou aceleração; encontre o peso a partir da massa e da gravidade; calcule o atrito a partir de um coeficiente e da força normal; ou some várias forças em ângulos diferentes para obter a força resultante e a aceleração que ela causa. Cada resposta vem com o seu cálculo, e o modo de força resultante desenha um diagrama de corpo livre. Funciona no navegador; gratuito, sem cadastro.
Segunda lei de Newton: a força resultante sobre um objeto é igual à sua massa vezes a sua aceleração. Digite a força resultante, não apenas uma das forças atuantes.
Calculado
Resultados
3000 N
Força resultante F
O cálculo
- Comece com F = m × a.
- F = 1200 × 2,5 = 3000 N
Como usar a calculadora de força
- 1. Escolha o cálculo. F = ma para a força resultante sobre um objeto, W = mg para o peso, f = μN para o atrito, ou Força resultante para combinar várias forças.
- 2. Escolha a incógnita e preencha o resto. A caixa que você quer resolver se torna a resposta. Cada caixa tem seu próprio menu de unidades — newtons, quilonewtons, libras-força, quilogramas ou libras, m/s² ou g.
- 3. Para várias forças, informe intensidades e ângulos. Meça cada ângulo no sentido anti-horário a partir do eixo x positivo: 0° é a direita, 90° para cima, 180° a esquerda, 270° para baixo. Acrescente uma massa se quiser a aceleração.
- 4. Leia o cálculo. A equação, o rearranjo e os números substituídos são mostrados, e o modo de força resultante acrescenta uma tabela de componentes e um diagrama de corpo livre.
As equações
| Grandeza | Equação | Observações |
|---|---|---|
| Segunda lei de Newton | F = m × a | F é a força resultante sobre o objeto, em newtons (1 N = 1 kg·m/s²) |
| Peso | W = m × g | g = 9,80665 m/s² na gravidade padrão, então 1 kg pesa 9,80665 N |
| Atrito | f = μ × N | N é a força normal; μs dá o atrito estático máximo, μk o atrito de deslizamento |
| Atrito em piso horizontal | f = μ × m × g | A força normal numa superfície plana é igual ao peso quando nada mais empurra na vertical |
| Força resultante | ΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sen θ | Some as componentes e depois |F| = √(ΣFx² + ΣFy²) |
Referência: OpenStax University Physics, Volume 1, seções 5.3 e 6.2. A gravidade padrão é exata por definição (CGPM, 1901).
Exemplos resolvidos
F = ma. Um carro de 1.200 kg acelerando a 2,5 m/s² precisa de uma força resultante de 1200 × 2,5 = 3000 N (o padrão). Observe que esta é a força resultante: a força do motor menos o arrasto e a resistência de rolamento.
Peso. Uma pessoa de 70 kg pesa 70 × 9,80665 = 686,5 N na Terra, mas 70 × 1,62 = 113,4 N na Lua. A massa dela é de 70 kg nos dois lugares.
Atrito. Um bloco pressionando uma superfície com força normal de 200 N e μ = 0,4 sente 0,4 × 200 = 80 N de atrito. Para um bloco de 10 kg em piso horizontal com μ = 0,4, f = 0,4 × 10 × 9,80665 = 39,23 N.
Força resultante. Puxe com 10 N para a direita, 6 N para cima e 4 N para a esquerda. As componentes em x somam 10 − 4 = 6 N e as componentes em y somam 6 N, então a força resultante é √(6² + 6²) = 8,485 N a 45°. Se o objeto tiver massa de 2 kg, sua aceleração é 8,485 ÷ 2 = 4,243 m/s² nessa mesma direção.
Coeficientes de atrito
| Superfícies | Estático μs | Cinético μk |
|---|---|---|
| Borracha sobre concreto seco | 1,0 | 0,7 |
| Madeira sobre madeira | 0,5 | 0,3 |
| Aço sobre aço (seco) | 0,6 | 0,3 |
| Sapatos sobre gelo | 0,1 | 0,05 |
| Teflon sobre aço | 0,04 | 0,04 |
Valores aproximados do OpenStax University Physics, Volume 1, Tabela 6.1. Os coeficientes reais variam conforme a condição da superfície.
Erros comuns
- Usar uma força em vez da força resultante. Em F = ma, F é a soma vetorial de todas as forças. Um empurrão de 50 N contra 50 N de atrito dá aceleração zero.
- Confundir massa e peso. A massa é em quilogramas e não muda; o peso é uma força em newtons e depende de g. Uma balança em quilogramas mede, na verdade, o peso e divide por g.
- Usar o peso como força normal em uma rampa ou quando puxado em ângulo. A força normal então difere de mg; use a Calculadora de plano inclinado para rampas.
- Tratar μ como propriedade de um único objeto. Ele pertence a um par de superfícies.
Perguntas frequentes
- Como se calcula a força?
- Multiplique a massa pela aceleração: F = ma. Um objeto de 5 kg acelerando a 3 m/s² requer uma força resultante de 15 N. Se atuam várias forças, some-as primeiro como vetores e use a força resultante obtida.
- O que é um newton?
- Um newton é a força que dá a uma massa de 1 kg uma aceleração de 1 m/s², então 1 N = 1 kg·m/s². Perto da superfície da Terra, ele equivale aproximadamente ao peso de uma maçã pequena, de cerca de 100 g.
- Qual é a diferença entre massa e peso?
- A massa mede quanta matéria um objeto tem e é a mesma em qualquer lugar. O peso é a força gravitacional sobre essa massa, W = mg, então muda conforme o lugar. A mesma pessoa de 70 kg pesa cerca de 686,5 N na Terra e 113,4 N na Lua.
- Como encontro a força resultante a partir de várias forças?
- Decomponha cada força em componentes x e y (F cos θ e F sen θ), some todas as componentes x e todas as componentes y, e combine as duas somas pelo teorema de Pitágoras. A direção é o atan2 de ΣFy sobre ΣFx.
- O que significa força resultante zero?
- O objeto está em equilíbrio: permanece em repouso ou se move com velocidade constante. Força resultante zero não significa que nenhuma força atue, apenas que elas se anulam. A calculadora informa esse caso explicitamente.
- Como converto libras-força para newtons?
- Multiplique por 4,448222: 1 lbf é o peso de uma massa de uma libra na gravidade padrão, 0,45359237 kg × 9,80665 m/s². Um quilograma-força é exatamente 9,80665 N. Os menus de unidades fazem essas conversões para você.