Como identificar a força centrípeta em uma bola presa a um barbante

RKA3JV - Olá, tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma aula de Ciências da Natureza. Nesta aula, vamos tentar olhar para o máximo de cenários possíveis, onde um objeto está realizando o movimento circular uniforme. Um objeto que está se movendo em um círculo a uma velocidade constante. E o que queremos fazer é pensar por que ele está permanecendo no círculo, que força centrípeta está impedindo o objeto de apenas sair em linha reta pela tangente. Neste primeiro cenário, eu tenho aqui algum tipo de roda. Talvez uma bola presa a uma corda, que está presa a um pino no centro de massa. Esta roda está se movendo em um círculo a uma velocidade constante. Sabendo disso, pause este vídeo e pense sobre todas as forças que estão agindo nesta roda, e quais dessas forças, ou talvez alguma combinação destas forças, estão realmente agindo como a força centrípeta, que é o que está mantendo a roda no círculo. E aí, fez? Vamos trabalhar nisso juntos aqui agora? Bem, tem algumas forças que não estão afetando a roda para ela ficar no círculo, mas elas estão lá. Por exemplo, definitivamente teremos a força da gravidade. Afinal, estamos assumindo que estamos lidando com esta roda em um planeta. Então, vamos colocar esta força, que tem um módulo "Fg", e esta aqui é a sua orientação. Então, esta é a força da gravidade, e o motivo pelo qual esta roda não está acelerando para baixo é que temos esta mesa. Logo, a mesa está exercendo uma força normal sobre a roda. Inclusive, ela anula a força gravitacional. O módulo da força normal é igual ao módulo da força gravitacional. Estas duas forças possuem módulos iguais, mas sentidos opostos. Neste caso específico, claro. Além disso, o que mais temos aqui? Bem, como você pode imaginar, se esta corda não estivesse aqui, a roda realmente sairia em linha reta pela tangente e, eventualmente, cairia da mesa. Logo, a corda está realizando aqui alguma força para dentro, é isso que mantém a roda girando em um círculo. Esta força para dentro é uma força de tração que consideramos ser uma força de tensão. Então, eu vou apenas desenhar assim, e colocar o módulo sendo "Ft". Nesta situação, ela está realizando essa força aqui para dentro, então isso é a força centrípeta. Sendo assim, podemos dizer que o módulo da força de tensão é igual à força centrípeta. Neste caso, eles são, na verdade, exatamente o mesmo vetor. Então, eu posso até escrever assim. Este é o vetor da força centrípeta, que é a tensão na corda. E é isso que mantém a bola andando em um círculo. Vamos fazer outro exemplo aqui? Este é semelhante, mas tem mais algumas coisas acontecendo. Este é um exemplo clássico da Física. Eu tenho uma corda presa ao teto, e tenho algum tipo de bola ou pêndulo, e ele está girando em um movimento circular a uma velocidade constante. O centro do círculo está aqui. Mais uma vez, pause o vídeo e pense em todas as forças que estão atuando sobre a bola. Ah, não vamos considerar a resistência do ar aqui. Vamos supor que este sistema esteja em uma câmara de vácuo. Sabendo destas coisas, pense sobre quais forças estão agindo como força centrípeta. Bem, assim como no último caso, nós temos uma força de gravidade. Então, temos um vetor bem aqui e o seu módulo é "Fg". Também temos a corda segurando a bola. Logo, temos uma força sobre a bola e o módulo dessa força é "Ft". Esta é a força de tensão. Mas o que está anulando a gravidade e o que mantém a esfera em um círculo? Bem, nesta situação, podemos pensar sobre as diferentes componentes da tensão. Porque isso está em um ângulo, então a gente pode decompor este vetor na direção vertical e na direção horizontal. Se a gente decompõe na direção vertical, se pegamos a componente vertical ou a componente "y" da força de tensão, temos algo assim. inclusive, podemos chamar esta força de "Fty", que é a componente "y" de "Ft". Neste caso, este é o módulo e é isso que está anulando a força da gravidade, porque a bola não está acelerando para baixo. Agora, se a gente pensar na componente "x" da tensão, que seria isto bem aqui, esta é a componente "x" da tensão, só para ficar claro de onde eu estou tirando isso. Esta força tem um módulo "Ft" na direção "x", e é isso que está agindo como força centrípeta ou que é a força centrípeta. Então, nesta situação, a componente de nossa tensão na direção "x" é a nossa força centrípeta, é o que mantém a bola se movimentando neste círculo. Espero que você tenha compreendido estas ideias aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para você um grande abraço, e dizer que te encontro na próxima. Então, até lá!