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Curso: Biblioteca de Física > Unidade 4
Lição 2: Forças centrípetasO 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, equals, start fraction, v, squared, divided by, r, end fraction.
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 :
e, então, igualar à aceleração centrípeta,
Podemos mostrar que a força centrípeta F, start subscript, c, end subscript tem magnitude
e é sempre dirigido para o centro da trajetória circular. De forma equivalente, se omega é a velocidade angular e porque v, equals, r, omega, então
Bola amarrada
Um aparato que ilustra claramente a força centrípeta consiste em uma massa (m, start subscript, 1, end subscript) que gira em um círculo horizontal, conectada à uma corda leve que passa por um tubo vertical para contra-balancear (m, start subscript, 2, end subscript) como mostrado na Figura 1.
Exercício 1: Se m, start subscript, 1, end subscript é uma massa de 1, space, k, g rodando em um círculo de raio 1, space, m e m, start subscript, 2, end subscript, equals, 4, space, k, g, 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, start text, space, m, slash, s, end text estando numa trajetória circular de raio 15, start text, space, m, end text. 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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O que é força centrípeta?
Está em inglês.(2 votos)
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)