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O que é uma força centrípeta?

Aprenda o que são forças centrípetas e como calculá-las.

O que é força centrípeta?

Uma força centrípeta é a força resultante que age sobre um objeto para mantê-lo em movimento ao longo de um trajeto circular.
Em nosso artigo sobre aceleração centrípeta, aprendemos que qualquer objeto viajando ao longo de um caminho circular de raio r com velocidade vetorial v sofre uma aceleração direcionada ao centro deste caminho,
a=v2r.
No entanto, primeiramente devemos discutir como o objeto começou a mover-se pelo trajeto circular. A 1ª lei de Newton nos diz que um objeto irá continuar seu movimento em um trajeto contínuo a não ser que sofra a ação de uma força externa. A força externa neste caso é a força centrípeta.
É importante compreender que a força centrípeta não é uma força fundamental, mas apenas um rótulo dado para a força resultante que faz o objeto mover-se em um trajeto circular. A força de tensão em uma bola amarrada em uma corda e a força gravitacional mantendo um satélite em órbita são ambos exemplos de forças centirípetas. Múltiplas forças individuais podem ser relacionada desde que elas se adicionem (por adição vetorial) para dar a força resultante para o centro de um trajeto circular.
Começando com a 2ª lei de Newton :
a=Fm
e, então, igualar à aceleração centrípeta,
v2r=Fm
Podemos mostrar que a força centrípeta Fc tem magnitude
Fc=mv2r
e é sempre dirigido para o centro da trajetória circular. De forma equivalente, se ω é a velocidade angular e porque v=rω, então
Fc=mrω2

Bola amarrada

Um aparato que ilustra claramente a força centrípeta consiste em uma massa (m1) que gira em um círculo horizontal, conectada à uma corda leve que passa por um tubo vertical para contra-balancear (m2) como mostrado na Figura 1.
Figura 1: Demonstração de uma força centrípeta criada por uma massa m2 segurando um bola girando através de uma corda.
Figura 1: _Demonstração de uma força centrípeta criada por uma massa m2 segurando uma bola girando através de uma corda._
Exercício 1: Se m1 é uma massa de 1 kg rodando em um círculo de raio 1 m e m2=4 kg, qual é a velocidade angular assumindo que a massa está se movendo verticalmente e há uma mínima fricção entre a corda e o tubo?

Carro vira uma esquina

Exercício 2: Um carro vira uma esquina numa rua plana com velocidade escalar de 10 m/s estando numa trajetória circular de raio 15 m. Qual é o mínimo coeficiente de atrito entre os pneus e o solo para que o carro consiga virar sem derrapar?

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  • Avatar male robot hal style do usuário Fabricio Gegenheimer
    O que é força centrípeta?
    Está em inglês.
    (2 votos)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
    • Avatar blobby green style do usuário Pedro Paulo Andrade
      Força centrípeta é uma resultante que atua mantendo corpos em movimentos circulares. Sua direção é perpendicular a trajetória do corpo e seu sentido aponta para o centro do movimento. De acordo com a segunda lei de Newton, quando a resultante das forças for diferente de zero, ou seja, quando houver uma força atuando no movimento, a consequência será a aparição de uma aceleração. A força centrípeta é uma resultante, portanto, ela gera uma aceleração. Entretanto, essa aceleração é chamada de centrípeta ou radial e tem algumas características que diferem-na da aceleração tangencial(aceleração em movimentos retilíneos). Dentre as diferenças:

      1 - Aceleração radial não altera o módulo da velocidade do corpo, altera somente a direção do vetor velocidade.
      2 - O vetor aceleração centrípeta aponta para o centro do movimento, no mesmo sentido e direção do vetor força centrípeta
      3 - O módulo da aceleração radial é dado por: a = ​(v^2)/r
      v : velocidade linear do corpo
      r : raio (distância do centro ao corpo)
      Portanto, obedecendo a segunda lei de Newton: a resultante é igual ao produto da massa pela aceleração, teremos a expressão da força centrípeta:

      F(força centrípeta) = m(massa) * a(aceleração centrípeta)
      F = m * (v^2)/r

      Espero ter ajudado. Bons estudos!!

      Obs: Lembre-se de que a força centrípeta não é essencialmente uma força, mas sim uma resultante(força resultante).
      (3 votos)
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