O peso de um objeto é a força que ele sofre como resultado da interação gravitacional com o planeta Terra. Seu valor é o resultado do produto entre a massa
do objeto e a aceleração da gravidade local (g). \[ \vec{P} = m \cdot \vec{g} \] O valor de g varia de acordo com a localização do planeta Terra em que se encontra, oscilando entre 9,76 e 9,83 m/s2, mas é frequentemente aproximada para g=10 m/s2. Como massa é uma grandeza escalar e a aceleração da gravidade uma grandeza vetorial, o peso é, como toda
força, uma grandeza vetorial. O vetor representante da força peso está sempre com direção e sentido para o centro da Terra. Independente da localização no planeta, a força peso de um objeto está na direção do centro da Terra. Para um observador na crosta terrestre,
o peso estará sempre na direção vertical para baixo. Como o peso é uma força, sua unidade no Sistema Internacional é o newton (N). Podem ser utilizadas outras unidades, como quilograma-força (kgf) ou libra (lb). O “peso” de uma pessoa, que usualmente é aferido em uma balança, é, na verdade, a massa da pessoa. Por isso que a leitura da balança é em quilogramas (kg), e não em newtons. Se fosse necessário descobrir realmente o peso, bastaria
multiplicar a massa fornecida pela balança pela aceleração da gravidade local. Quando um corpo se encontra apoiado sobre uma superfície horizontal em repouso, essa exerce sobre o corpo uma força normal FN, com direção vertical e para cima, e de módulo igual à força peso. Índice
Introdução
Reação da Força Peso
Por essa característica de ter mesma direção e módulo do peso, e sentido contrário, ela pode ser confundida com a reação da força peso. Contudo, a força normal nunca é reação da força peso.
De acordo com a terceira Lei de Newton, a força de reação é aplicada no corpo que produz a ação. Quem sofre a força normal é o próprio corpo que sofre a ação do peso, logo, a normal não pode ser a reação.
Na verdade, como o peso é uma força gravitacional entre o corpo e o planeta Terra, sua reação é uma força de atração aplicada no centro do planeta!
Balança
Como observado, a balança não indica o peso, e sim a massa. Para isso, ela tampouco mede a atração gravitacional (peso), mas sim a força normal que é aplicada sobre ela.
Como a pessoa fica em pé, em repouso, na superfície horizontal da balança, essa força normal é igual ao peso. Posteriormente, a força normal (N) é dividida pela gravidade para indicar a massa.
Elevador acelerado
No caso de um elevador subindo ou descendo com aceleração não nula, a força normal exercida sobre a pessoa não mais será nula. Essa força normal pode ser medida por uma balança sob a pessoa. Em todos os casos, considera-se somente a força normal para cima, e o peso para baixo.
- Subindo acelerado: nesse caso, há uma força resultante para cima
\[ F_{N} - P = F_{R} = m \cdot a \]
Assim, a pessoa se sente “mais pesada”, pois a força normal exercida sobre ela é maior que o peso.
- Subindo retardado: agora, a força resultante estará para baixo, de modo que a força normal é menor
que o peso.\[ P - F_{N} = F_{R} = m \cdot a \]
Nessa situação, a pessoa tem a impressão de estar mais leve, por conta da menor força normal aplicada sobre ela.
- Descendo acelerado: perfeitamente análogo ao caso “subindo retardado” (FR para baixo, FN < P )
- Descendo retardado: perfeitamente análogo ao caso “subindo acelerado” (FR para cima, FN > P)
- Subindo ou descendo com velocidade constante: nessa situação a força resultante, assim como a aceleração, é nula. Portanto FN = P.
Peso em outros planetas
Como foi visto, o peso depende da massa do corpo e da aceleração da gravidade que atua sobre ele: na Terra, a gravidade vale aproximadamente 10 m/s2.
Contudo, em outros planetas e corpos celestes, o campo gravitacional pode ser mais forte ou mais fraco. Na Lua, por exemplo, a gravidade é aproximadamente 1 / 6 da terrestre.
Dessa maneira, o peso de um corpo que esteja em outro planeta é diferente de seu peso na Terra. Entretanto, a massa do corpo continua a mesma.
Imponderabilidade
É comum ouvir a expressão de que astronautas, como aqueles na Estação Espacial Internacional, estão sujeitos à gravidade zero e, por isso, flutuam dentro da Estação.
Contudo, o que verdadeiramente ocorre é a sensação da ausência de peso (ausência de gravidade), apesar dele estar, de fato, presente.
A sensação de ausência do peso (denominada imponderabilidade) se deve à atuação do peso como força centrípeta, para manter os corpos em órbita, ou seja, girando em torno da Terra.
Como tanto o astronauta quanto a nave estão igualmente em órbita, não é necessária uma força normal entre eles. Por isso, ocorre a sensação de ausência de peso, e os objetos aparentam flutuar, como se não houvesse gravidade.
Exercício de fixação
UERJ/2003
É frequente observarmos, em espetáculos ao ar livre, pessoas sentarem nos ombros de outras para tentar ver melhor o palco. Suponha que Maria esteja sentada nos ombros de João que, por sua vez, está em pé sobre um banquinho colocado no chão. Com relação à terceira lei de Newton, a reação ao peso de Maria está localizada no:
A chão
B banquinho
C centro da Terra
D centro da Terra