Peso (original) (raw)
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O peso de um objeto é a força gravitacional sofrida por este objeto em virtude da atração gravitacional nele exercida por um outro corpo com massa, conforme estabelecido pela Lei da Gravitação Universal.[1]
O dinamómetro é o instrumento adequado para medir o peso (aparente) de um objeto.
Em senso comum, o peso é associado apenas à força que um objeto com massa sofre quando em proximidade do planeta; contudo em termos científicos, a definição é simétrica: o corpo que provoca o peso do objeto (o planeta) também está sujeito a uma força provocada pelo objeto, sendo em verdade esta força exatamente igual em módulo ao peso do próprio objeto (mas com sentido contrário), isto em virtude da terceira lei de Newton.
Leigos sobre o assunto geralmente confundem os conceitos de peso e massa. Contudo ressalva-se que peso e massa são grandezas completamente distintas, apesar de relacionadas. Ao passo que massa é uma grandeza escalar,[2] o peso é uma grandeza vetorial.
Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton
O peso é uma grandeza vetorial, apresentando intensidade, direção e sentido. A direção é a linha que passa pelos centros de massa dos objetos em interação gravitacional e o sentido do peso em um dos corpos é o que aponta para o centro de massa do outro corpo na interação.
Sendo o peso uma força, a unidade a ser usada segundo o Sistema Internacional de Unidades é o newton (N). Contudo muito comum é o uso do quilograma-força para a medida de peso, popularmente mas erroneamente designado apenas por quilograma (quilograma apenas é unidade de massa, não peso).
É expresso por:[1]
P → = m ⋅ g → {\displaystyle {\vec {P}}=m\cdot {\vec {g}}} 
Nessa expressão g é a aceleração gravitacional no ponto do espaço onde encontra-se o objeto de massa m.[1] A aceleração g pode ser calculada mediante a expressão:[3]
g = P m = G M R 2 {\displaystyle g={\frac {P}{m}}={\frac {GM}{{R}^{2}}}}
onde M é a massa do corpo responsável pela aceleração e R é a distância entre o ponto em consideração — necessariamente externo ao corpo neste caso — e o centro de massa deste corpo [nota 1]
Para distâncias próximas à superfície da Terra, os cálculos fornecem uma valor próximo: g ≃ 9 , 82 m s − 2 {\displaystyle g\simeq 9,82\,ms^{-2}} 
Um corpo de massa m tem um peso real mg que o puxa para baixo em direção à Terra. Para evitar a queda, a "balança" horizontal exerce sobre o objeto uma força de contato para cima, conhecida como força normal N. A balança indica então o valor da força normal N, que corresponde ao peso aparente do objeto nessa situação simples. Em equilíbrio dinâmico ou estático, o peso aparente iguala-se ao peso real do objeto; o que nem sempre ocorre em situações mais complicadas.
Designa-se por peso aparente a força de contato, ou seja, a força vertical de sustentação, percebida pelo dinamômetro ao se auferir o peso de um objeto. Nem sempre o valor indicado por um dinamômetro corresponde ao peso real do objeto em medida, pois isso depende de outras eventuais forças envolvidas no problema. Geralmente, ao se medir o peso de um objeto com um dinamômetro, está a se aferir o peso aparente dele, não o real.
Um dinamômetro digital moderno (incorretamente chamado de "balança"). Dinamômetros medem forças. Balanças medem massas.
Exemplos são a medida de peso com a "balança" dentro de um elevador acelerado[4], a medida de peso em diferentes latitudes terrestres[5], e a medida de peso aparente quando há empuxo envolvido no problema[6]. Nesses casos o peso aparente difere do peso real do objeto. Os detalhes dos exemplos podem ser encontrados em artigo específico sobre peso aparente.
Quando o peso aparente é nulo mas o peso real não o é - como o verificado pelos astronautas em órbita da Terra, ou dentro de aviões propositalmente colocados em queda livre para simular a ausência de peso - temos um estado conhecido como estado de imponderabilidade.
Anomalias no campo gravitacional terrestre. Fonte: NASA Earth Observatory
Devido à irregularidade na forma do planeta e à quebra de simetria produzida pela rotação do mesmo, o peso aparente (e também o peso real) de um corpo sofre pequenas variações ao longo da superfície do planeta, sendo a rigor dependente da posição que o mesmo ocupa no globo. As variáveis que interferem são basicamente: a distância ao centro de massa terrestre, irregularidades na distribuição de massa na Terra e a força centrípeta associada ao movimento de rotação do planeta em seu próprio eixo.
O peso aparente de um corpo na Terra:
- Aumenta do equador aos polos. Os principais motivos são: formato de geoide que o planeta apresenta, sendo ligeiramente achatado nos polos e dilatado no equador, implicando menor distância do objeto ao centro da Terra; a resultante centrípeta é menor em latitudes maiores, visto que o raio da trajetória circular que descreve, determinado de forma perpendicular ao eixo de rotação da Terra e não em relação ao centro da Terra, diminui gradualmente, embora a velocidade angular do movimento permaneça a mesma. Nas regiões de latitude 90º a resultante centrípeta é considerada nula[5];
- Diminui quando a altitude do lugar aumenta,[1] visto que R (distância ao centro de massa terrestre) aumenta.
Devido às diferentes massas e raios dos planetas do sistema solar, o peso de um mesmo objeto de massa m quando próximo às suas superfícies será diferente para cada um deles. Segue-se uma tabela contendo o valor aproximado da aceleração gravitacional na superfície de cada um destes planetas:
| Corpo celeste | Em relação à Terra | m/s² |
|---|---|---|
| Sol | 27,90 | 274,1 |
| Mercúrio | 0,3770[7] | 3,703 |
| Vênus | 0,9032[7] | 8,872 |
| Terra | 1 (por definição)[7] | 9,81 |
| Lua | 0,1655 | 1,625 |
| Marte | 0,3895[7] | 3,728 |
| Júpiter | 2,640[7] | 25,93 |
| Saturno | 1,139 | 11,19 |
| Urano | 0,917 | 9,01 |
| Netuno | 1,148[7] | 11,28 |
Pela tabela, a força da gravidade na Lua é aproximadamente seis vezes menor do que na Terra. Assim um corpo de 60 Kg que na Terra tem cerca de 600 N de peso, na Lua terá cerca de 100 N.
Notas
- ↑ Esta equação decorre da aplicação da Lei de Gauss à situação, e subentende-se portanto uma simetria esférica para o corpo responsável pela atração.
Referências
- 1 2 3 4 Clark, John (1996). A Física. [S.l.]: Círculo de Leitores. p. 38. ISBN 972-42-1322-6
- ↑ Clark, John (1996). A Física. [S.l.]: Círculo de Leitores. p. 34. ISBN 972-42-1322-6
- ↑ Clark, John (1996). A Física. [S.l.]: Círculo de Leitores. p. 29. ISBN 972-42-1322-6
- ↑ Física na pandemia - aula 03 - Prof. Dr. José Rafael Bordin - Departamento de Física - Universidade Federal de Pelotas - Disponível em https://wp.ufpel.edu.br/bordin/files/2021/03/Fisica-na-pandemia-Aula-03.pdf
- 1 2 Gravitação - Prof. Fábio de Oliveira Borges - Curso de Física I - Universidade Federal Fluminense - Disponível em https://cursos.if.uff.br/!fisica1-0120/lib/exe/fetch.php?media=notasdeaula:aula_13.pdf
- ↑ Física Aplicada para Edificações - Edio da Costa Junior - Rede etec Brasil - pg. 79 - Disponível em https://www.ifmg.edu.br/ceadop3/apostilas/fisica-aplicada-para-edificacoes/%40%40download/file/fisica_aplicada.pdf
- 1 2 3 4 5 6 Cattermole, Peter (1996). A Terra e o Sistema Solar. [S.l.]: Círculo de Leitores. p. 146. ISBN 972-42-1471-0