{"id":84666,"date":"2022-12-15T20:00:00","date_gmt":"2022-12-15T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/?p=84666"},"modified":"2024-09-26T09:31:15","modified_gmt":"2024-09-26T12:31:15","slug":"forca-elastica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/","title":{"rendered":"For\u00e7a el\u00e1stica: o que \u00e9, f\u00f3rmula, trabalho, gr\u00e1ficos e quest\u00f5es"},"content":{"rendered":"<p>A for&ccedil;a el&aacute;stica, embora n&atilde;o seja muito popular, est&aacute; presente em diversas ocasi&otilde;es do cotidiano. &Eacute; a entidade f&iacute;sica que atua sobre as molas e sistemas el&aacute;sticos, presentes em canetas, balan&ccedil;as de peso e massa, brinquedos de festas infantis, entre outros exemplos.&nbsp;<p>Como &eacute; muito presente no dia a dia, esse tema pode aparecer no seu vestibular, a partir de contextualiza&ccedil;&atilde;o com os exemplos j&aacute; citados. Para estar preparado, &eacute; importante conhecer o conceito de for&ccedil;a el&aacute;stica, como calcular o trabalho dessa for&ccedil;a, como &eacute; o gr&aacute;fico que a representa no plano cartesiano, entre outras informa&ccedil;&otilde;es fundamentais.&nbsp;<\/p><p>Neste resumo, voc&ecirc; encontra as principais caracter&iacute;sticas desse tipo de for&ccedil;a, al&eacute;m de acompanhar a resolu&ccedil;&atilde;o comentada de um exerc&iacute;cio do vestibular da UFSM que abordou o assunto. Com isso, voc&ecirc; aprende o conte&uacute;do e compreende sua aplica&ccedil;&atilde;o em quest&otilde;es de prova. Vamos l&aacute;?<\/p><div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_76 counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-transparent ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\"><p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\">Navegue pelo conte\u00fado<\/p>\n<\/div><nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#O-que-e-forca-elastica\" >O que &eacute; for&ccedil;a el&aacute;stica?<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Caracteristicas-da-forca-elastica\" >Caracter&iacute;sticas da for&ccedil;a el&aacute;stica<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Formula-da-forca-elastica\" >F&oacute;rmula da for&ccedil;a el&aacute;stica&nbsp;<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Trabalho-da-forca-elastica-TFel\" >Trabalho da for&ccedil;a el&aacute;stica (TFel)<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Aplicacao-da-forca-elastica\" >Aplica&ccedil;&atilde;o da for&ccedil;a el&aacute;stica<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-6\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Questao-de-vestibular\" >Quest&atilde;o de vestibular<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-7\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Estude-com-o-Estrategia-Vestibulares\" >Estude com o Estrat&eacute;gia Vestibulares!<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-8\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/forca-elastica\/#Veja-tambem\" >Veja tamb&eacute;m:<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-o-que-e-forca-elastica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"O-que-e-forca-elastica\"><\/span>O que &eacute; for&ccedil;a el&aacute;stica?<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A for&ccedil;a el&aacute;stica &eacute; um tipo de rea&ccedil;&atilde;o f&iacute;sica que busca resistir &agrave; deforma&ccedil;&atilde;o. Isso significa que esses corpos est&atilde;o sempre em busca de manter uma forma original, sem altera&ccedil;&otilde;es em seu comprimento ou largura, por exemplo.<\/p><p>Pense em uma mola: quando voc&ecirc; estica, ela busca se comprimir para ficar no tamanho normal. Ao mesmo tempo, quando &eacute; comprimida, busca se expandir para retornar ao comprimento inicial. Essa &eacute; a caracter&iacute;stica essencial da for&ccedil;a el&aacute;stica: atuar para a manuten&ccedil;&atilde;o da forma do corpo em quest&atilde;o.<\/p><p>Nesse sentido, esse tipo de for&ccedil;a s&oacute; aparece como <strong>rea&ccedil;&atilde;o<\/strong> a outro est&iacute;mulo, geralmente outra for&ccedil;a aplicada. &Eacute; importante relembrar que a for&ccedil;a el&aacute;stica s&oacute; existe em corpos que apresentam certa flexibilidade material.&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-caracteristicas-da-forca-elastica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Caracteristicas-da-forca-elastica\"><\/span>Caracter&iacute;sticas da for&ccedil;a el&aacute;stica<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Na f&iacute;sica, as grandezas vetoriais possuem intensidade, dire&ccedil;&atilde;o e sentido. No caso da for&ccedil;a dos materiais flex&iacute;veis, a intensidade ter&aacute; sempre um sinal negativo, porque se op&otilde;e a uma for&ccedil;a principal.&nbsp;<\/p><p>Inclusive, por estar resistindo a esse est&iacute;mulo externo, o vetor sempre aponta em sentido contr&aacute;rio &agrave;quele observado na for&ccedil;a principal. Ent&atilde;o, quando uma mola vertical &eacute; comprimida para baixo com o peso de um corpo, a for&ccedil;a de resist&ecirc;ncia &agrave; rea&ccedil;&atilde;o ser&aacute; vertical para cima, com intensidade de sinal negativo. Observe na imagem a seguir.&nbsp;<\/p><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh6.googleusercontent.com\/CxMn_ropRszDrqPZmqdSJyedgMPManpPglLHGVW3bDgrpgzZl7z043EQq-jU0ApAAALB-zzefqALgSeZdIy6fZH9UfOCIW_8Q_vDDZot9VAbCV7xPLIkVdCqSJmeARx1nJ3gAvZh8QGzvm5PuQOX8a-W9Z2BqvviFtpf3WkebTPLd7GZt4ydl12qRNnc5A\" alt=\"Representa&ccedil;&atilde;o dist&acirc;ncia na for&ccedil;a el&aacute;stica\"><figcaption class=\"wp-element-caption\">Imagem: reprodu&ccedil;&atilde;o\/Wikimedia<\/figcaption><\/figure><\/div><p>Considera-se que F, em vermelho, &eacute; a for&ccedil;a aplicada pela m&atilde;o. Note que no primeiro exemplo, ela est&aacute; direcionada na horizontal, em sentido para a direita. Como rea&ccedil;&atilde;o, surge uma for&ccedil;a el&aacute;stica de sentido contr&aacute;rio, representada em azul F<sub>s<\/sub>.&nbsp;<\/p><p>De maneira an&aacute;loga, quando a mola &eacute; comprimida com a for&ccedil;a F para a esquerda, no &uacute;ltimo exemplo, surge uma for&ccedil;a F<sub>s<\/sub> apontando para a direita.&nbsp;<\/p><p>Por fim, no exemplo do meio, quando a deforma&ccedil;&atilde;o &eacute; nula (x=0) e o comprimento da mola &eacute; mantido, n&atilde;o h&aacute; atua&ccedil;&atilde;o de for&ccedil;as el&aacute;sticas.&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-formula-da-forca-elastica-nbsp\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Formula-da-forca-elastica\"><\/span>F&oacute;rmula da for&ccedil;a el&aacute;stica&nbsp;<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Como o processo de resistir a deforma&ccedil;&atilde;o depende da caracter&iacute;stica do material, ficou padronizado que cada tipo de mat&eacute;ria flex&iacute;vel possui uma constante el&aacute;stica (k). Quanto maior o k, mais dif&iacute;cil ser&aacute; para aquele material reagir com uma for&ccedil;a el&aacute;stica, quanto menor ele for.<\/p><p>Esse conhecimento foi encontrado pelo cientista ingl&ecirc;s Robert Hooke, na f&oacute;rmula que ficou conhecida como Lei de Hooke. Por meio de estudos matem&aacute;ticos e observa&ccedil;&otilde;es, ele percebeu que a for&ccedil;a el&aacute;stica &eacute; proporcional tamb&eacute;m &agrave; deforma&ccedil;&atilde;o empregada pela for&ccedil;a externa, com a equa&ccedil;&atilde;o:<\/p><p>F<sub>el<\/sub> = &ndash; k . x<\/p><ul class=\"wp-block-list\">\n<li>F<sub>el<\/sub> &eacute; a for&ccedil;a el&aacute;stica, medida em Newtons (N);<\/li>\n\n\n\n<li>k &eacute; a constante el&aacute;stica, que varia para cada mola, medida em N\/m; e<\/li>\n\n\n\n<li>x &eacute; a varia&ccedil;&atilde;o do comprimento da mola, a elonga&ccedil;&atilde;o que ela sofreu durante a a&ccedil;&atilde;o da for&ccedil;a externa.<br>Quando o corpo foi esticado, x&gt;0.<br>Quando o corpo for comprimido, x&lt;0.<\/li>\n<\/ul><p>Em rela&ccedil;&atilde;o &agrave; constante el&aacute;stica da mola, perceba que, quando ela &eacute; maior, maior &eacute; a for&ccedil;a necess&aacute;ria aplicada para resistir a deforma&ccedil;&atilde;o. Por isso, um k menor favorece corpos que pouco se deformam, enquanto um k de grande valor representa os corpos que recebem for&ccedil;as externas e adquirem uma nova conforma&ccedil;&atilde;o.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-trabalho-da-forca-elastica-t-fel\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Trabalho-da-forca-elastica-TFel\"><\/span>Trabalho da for&ccedil;a el&aacute;stica (T<sub>Fel<\/sub>)<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A for&ccedil;a el&aacute;stica tamb&eacute;m realiza trabalho, medido em joules. &Eacute; padronizado que o T<sub>Fel<\/sub> &eacute; igual a energia potencial el&aacute;stica (E<sub>pel<\/sub>). Ambos podem ser calculados a partir da f&oacute;rmula abaixo:<\/p><p>T<sub>Fel<\/sub> = E<sub>pel <\/sub>= (k.x<sup>2<\/sup>)\/2&nbsp;<\/p><p>A informa&ccedil;&atilde;o sobre o T<sub>Fe <\/sub>e a E<sub>pel <\/sub>tamb&eacute;m pode ser obtida por meio da observa&ccedil;&atilde;o do gr&aacute;fico que relaciona a for&ccedil;a el&aacute;stica observada com a deforma&ccedil;&atilde;o sofrida pela mola ao longo do tempo. Toda a &aacute;rea que fica entre o tra&ccedil;ado desse gr&aacute;fico e o eixo x representa o trabalho da for&ccedil;a el&aacute;stica.&nbsp;<\/p><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh4.googleusercontent.com\/cWNF97B1kuhBQTbMAtidHnoMDbBwpu5ei91W0tSehsSXmR7l1lp-ceI9KukiHDJE6O19j5HB--BURaW8nk0m6mbHTIKdt79CltbXAU6qhn9RGT2wFcbKZ7Z3JHG0uj2sNWKnLc8lSBC5dSw3oHVAe-pwZcpr6wr_oup0MO--TbJtH-NiFpnDr1fkhVEhDw\" alt=\"Gr&aacute;fico: trabalho da for&ccedil;a el&aacute;stica\"><\/figure><\/div><p>Vamos relembrar como calcular a &aacute;rea de um tri&acirc;ngulo? A f&oacute;rmula diz que base.altura\/2 = A<sub>tri&acirc;ngulo<\/sub>.A Aplicando esse conhecimento no gr&aacute;fico de f&iacute;sica abaixo, teremos que:<\/p><p class=\"has-text-align-center\">Base = x &ndash; 0 = x<br>Altura = F<sub>el<\/sub> &ndash; 0 = F<sub>el&nbsp;<\/sub><\/p><p>Como F<sub>el <\/sub>= k.x, ent&atilde;o, altura = k.x<\/p><p>Aplicando isso na f&oacute;rmula do tri&acirc;ngulo, chegamos &agrave; igualdade necess&aacute;ria:<\/p><p class=\"has-text-align-center\">A<sub>tri&acirc;ngulo <\/sub>= base.altura\/2<br>A<sub>tri&acirc;ngulo <\/sub>= x.(k. x) \/2<br>A<sub>tri&acirc;ngulo <\/sub>= k.x<sup>2<\/sup> \/2&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-aplicacao-da-forca-elastica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Aplicacao-da-forca-elastica\"><\/span>Aplica&ccedil;&atilde;o da for&ccedil;a el&aacute;stica<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>O conhecimento sobre for&ccedil;a el&aacute;stica &eacute; essencial para entender a resist&ecirc;ncia necess&aacute;ria para materiais presentes em diferentes equipamentos. Por exemplo, os sistemas de amortecimento dos carros devem ser capazes de resistir &agrave; certa deforma&ccedil;&atilde;o, permitindo o tr&aacute;fego seguro dos passageiros.&nbsp;<\/p><p>Os t&ecirc;nis, principalmente os destinados &agrave; corrida, precisam apresentar certa caracter&iacute;stica el&aacute;stica para resistir a deforma&ccedil;&atilde;o e n&atilde;o impactam na sa&uacute;de do atleta. Outro exemplo conhecido s&atilde;o os brinquedos de festa infantil, como as camas el&aacute;sticas, que devem ter certa capacidade de deforma&ccedil;&atilde;o el&aacute;stica, ao mesmo tempo em que conferem seguran&ccedil;a para os utilizadores.<\/p><p>+ Veja tamb&eacute;m: <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/formulas-fisica-enem\/\">F&oacute;rmulas de F&iacute;sica para o Enem e vestibulares<\/a><br><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/fisica-no-enem-o-que-mais-cai\/\">F&iacute;sica no Enem: o que mais cai<\/a><\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-questao-de-vestibular\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Questao-de-vestibular\"><\/span>Quest&atilde;o de vestibular<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>(<a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5-Fp5Dnowi0\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">UFSM<\/a>) Durante os exerc&iacute;cios de for&ccedil;a realizados por um corredor, &eacute; usada uma tira de borracha presa ao seu abdome. Nos arranques, o atleta obt&eacute;m os seguintes resultados:<\/p><figure class=\"wp-block-table\"><table><tbody><tr><td><strong>Semana<\/strong><\/td><td>1<\/td><td>2<\/td><td>3<\/td><td>4<\/td><td>5<\/td><\/tr><tr><td><strong>&Delta;x(cm)<\/strong><\/td><td>20<\/td><td>24<\/td><td>26<\/td><td>27<\/td><td>28<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure><p>&Delta;x &eacute; a elonga&ccedil;&atilde;o da tira. O m&aacute;ximo de for&ccedil;a atingido pelo atleta, sabendo que a constante el&aacute;stica da tira &eacute; de 300 N\/m e que obedece &agrave; lei de Hooke, &eacute;, em N:<\/p><p>a) 23 520<br>b) 17 600<br>c) 1 760<br>d) 840<br>e) 84<\/p><p>A for&ccedil;a el&aacute;stica m&aacute;xima ser&aacute; encontrada quando maior for a elonga&ccedil;&atilde;o alcan&ccedil;ada pelo atleta, ou seja, com 28 cm. A convers&atilde;o de unidades &eacute; essencial para o desenvolvimento deste exerc&iacute;cio, 28 cm = 0,28 m.&nbsp;<\/p><p>A partir disso, basta aplicar a lei de Hooke:<\/p><p>F = k.x<br>F = 300.0,28<br>F = 84 N,&nbsp; conforme a alternativa E.&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-estude-com-o-estrategia-vestibulares\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Estude-com-o-Estrategia-Vestibulares\"><\/span>Estude com o Estrat&eacute;gia Vestibulares!<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A Coruja tem um banco de quest&otilde;es com exerc&iacute;cios de provas do pa&iacute;s inteiro, resolu&ccedil;&atilde;o e gabarito. Os materiais foram selecionados e separados conforme disciplina e tema, o que facilita seu treino pr&eacute;-prova. 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href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/cinematica\/\">Cinem&aacute;tica: o que &eacute;, f&oacute;rmulas, conceitos e quest&otilde;es<\/a>&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/estatica\/\">Est&aacute;tica: defini&ccedil;&atilde;o, f&oacute;rmulas, exemplos e resolu&ccedil;&atilde;o de quest&otilde;es<\/a>&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/momento-linear\/\">Momento Linear: quantidade de movimento e impulso<\/a><\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/movimento-retilineo-uniforme\/\">Movimento retil&iacute;neo uniforme (MRU): o que &eacute;, f&oacute;rmulas e conceitos<\/a><\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/movimento-retilineo-uniformemente-variado\/\">Movimento retil&iacute;neo uniformemente variado (MRUV): o que &eacute;, f&oacute;rmulas e conceitos<\/a>&nbsp;&nbsp;&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/movimento-circular-uniforme-e-uniformemente-variado\/\">Movimento Circular Uniforme e Uniformemente Variado (MCU e MCUV)<\/a>&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/velocidade-relativa\/\">Velocidade Relativa: conceitos e f&oacute;rmulas<\/a>&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/velocidade-escalar\/\">Velocidade escalar: o que &eacute;, f&oacute;rmulas e muito mais!<\/a>&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/aceleracao-tangencial\/\">Acelera&ccedil;&atilde;o tangencial: entenda o que &eacute; e como aparece no vestibular<\/a>&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li><a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/funcao-horaria-da-posicao\/\">Fun&ccedil;&atilde;o hor&aacute;ria da posi&ccedil;&atilde;o: conceito, f&oacute;rmulas e aplica&ccedil;&otilde;es<\/a><\/li>\n<\/ul><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"A for&ccedil;a el&aacute;stica, embora n&atilde;o seja muito popular, est&aacute; presente em diversas ocasi&otilde;es do cotidiano. &Eacute; a entidade&hellip;\n","protected":false},"author":23,"featured_media":84903,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"wl_entities_gutenberg":"","footnotes":""},"categories":[28],"tags":[],"wl_entity_type":[732],"class_list":{"0":"post-84666","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-fisica","8":"wl_entity_type-article"},"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO Premium plugin v25.9 (Yoast SEO v25.9) - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>For\u00e7a el\u00e1stica: o que \u00e9, f\u00f3rmula, trabalho, gr\u00e1ficos e 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