FORÇAS NO MOVIMENTO CIRCULAR

Sempre que uma força atua sobre um objeto, deve existir um agente responsável por ela. Portanto, quando um objeto descreve uma trajetória curva, haverá um agente responsável pela força centrípeta que está atuando nele. Nos exemplos seguintes, procuraremos identificar a força centrípeta e o agente responsável por ela em alguns movimentos.

http://paxprofundis.org/livros/mpga/mpga.htm

A força responsável pela mudança de direção do vetor velocidade recebe a denominação de força centrípeta. Podemos dizer que a força centrípeta redireciona o movimento a cada instante.

Força centrípeta

a intensidade da aceleração centrípeta acp necessária para um objeto realizar uma curva de raio R com velocidade instantânea v é dada por:

ou, em termos da velocidade angular w, em que v = w · R, vale acp = w^2 · R. De acordo com a 2ª Lei de Newton, a força centrípeta, que é proporcional à aceleração centrípeta, pode ser escrita como:

A aceleração centrípeta tem uma direção que passa pelo centro C de curvatura da trajetória, sendo perpendicular ao vetor velocidade e com sentido orientado para C. Portanto, a força centrípeta também é perpendicular ao vetor velocidade e orientada para C. No caso de movimentos em curva sujeitos à atuação de mais de uma força, a componente da força resultante Fr normal à trajetória é a resultante centrípeta.

• A força tangencial Ft é a componente de Fr que acelera ou retarda o movimento, fazendo variar a intensidade do vetor velocidade.

• A força centrípeta não é uma força específica que atua sobre um corpo. Ela é uma componente da força resultante ou, então, é a própria resultante, caso a força tangencial seja nula. A propósito, o que significam as palavras centrípeto e centrífugo?

• Centrípeto: que se dirige para o centro ou procura aproximar-se dele.

• Centrífugo: que se distancia do centro ou procura afastar-se dele. Com os significados dessas palavras em mente, a compreensão dos conceitos estudados neste capítulo ficará mais fácil, pois basta concentrar-se na identificação das forças que fazem surgir a componente centrípeta nos movimentos curvilíneos. Experimente desenhar as forças que agem sobre as gotas de água que escapam do cesto na centrifugação. Nenhuma delas é a força centrífuga.

A força centrífuga é uma força fictícia

Forças de inércia ou inerciais são chamadas de forças fictícias, porque não são detectadas nos sistemas inerciais. A força centrífuga Fcf é uma força dessa natureza, porque não é constatada em movimentos de rotação em relação a um sistema inercial. No caso das gotas de água expulsas do cesto da máquina de lavar, o que observamos de nosso referencial inercial — em repouso na Terra — é que a força normal de contato com a parede do cesto é a resultante centrípeta que faz as roupas acompanharem a curva; as gotas de água passam pelos furos e movem-se para fora por inércia. As forças centrífuga e centrípeta não formam um par ação e reação, pois não são forças que podem ser consideradas em um mesmo referencial.

DICA DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL:

Créditos:

Yamamoto, Kazuhito Física para o ensino médio, vol. 1 : mecânica / Kazuhito Yamamoto, Luiz Felipe Fuke. -- 4. ed. -- São Paulo : Saraiva, 2016. Suplementado pelo manual do professor. Bibliografia. ISBN 978-85-472-0573-7 (aluno) ISBN 978-85-472-0574-4 (professor) 1. Física (Ensino médio) I. Fuke, Luiz Felipe. II. Título.

Luz, Antônio Máximo Ribeiro da Física : contexto & aplicações : ensino médio / Antônio Máximo Ribeiro da Luz, Beatriz Alvarenga Álvares, Carla da Costa Guimarães. -- 2. ed. -- São Paulo : Scipione, 2016. Obra em 3 v. 1. Física (Ensino médio) I. Álvares, Beatriz Alvarenga. II. Guimarães, Carla da Costa. III. Título.