Força Centrípeta

Força resultante

Sabe-se que a força é capaz de aumentar a velocidade, diminuir a velocidade e alterar a direção do movimento. Quando a velocidade tem módulo alterado, diz-se que foi o componente tangencial da força resultante que atuou. No caso da mudança na direção do movimento, diz-se que foi o componente centrípeta.

Componente da resultante tangencial

É o componente da força resultante responsável pela mudança na intensidade da velocidade. Sua ação se faz na mesma direção que a velocidade, com mesmo sentido no movimento acelerado e sentido contrário no movimento retardado.

Componente da resultante centrípeta

É o componente da força resultante responsável pela mudança na direção do movimento. Sua ação se faz na direção perpendicular à da velocidade, sempre apontando para o centro da curva descrita.

Aplicando a segunda lei de Newton: F_R = m.a, substituindo a aceleração centrípeta , tem-se:

Aplicação da força centrípeta

No cotidiano, há vários casos em que a força centrípeta está presente, principalmente no movimento de um automóvel. Seguem os principais casos.

Moto ou carro numa curva plana e horizontal

Como moto/carro faz a curva sem deslizar, quem evita o deslizamento é a força de atrito que, no caso, é a única força que age na direção do centro da curva, sendo por isso a própria força resultante centrípeta.

Existe um limite de velocidade para não ocorrer o deslizamento. Essa velocidade, dita máxima para fazer a curva, é dada por:

Como o plano é horizontal, lembrando que N = P, então:

Movimento sobre uma elevação ou depressão

Na elevação, a força peso deve ser maior que a força normal.

Então: P > N

Assim: F_c = P – N

Na depressão, a força peso deve ser menor que a força normal.

Então: N > P

Assim: F_c = N – P

Looping

Num looping, o corpo só consegue completá-lo se sua velocidade for maior ou igual a um valor mínimo, caso contrário ele perde contato com o apoio e cai. Para isso, no ponto mais alto da curva, a força peso deve ser no mínimo, a força resultante, ou seja, faça o papel de força centrípeta.

Nesse caso, para determinar a velocidade mínima necessária no ponto mais alto da curva:

Rotação na vertical

Quando um corpo preso a uma corda é colocado a girar num plano vertical, com velocidade constante, observa-se que a intensidade da força de tração é altera constantemente. Ao passar pelo ponto mais alto da trajetória sua intensidade é mínima e ao passar pelo ponto mais baixo é máxima.

Para determiná-la, considera-se:

• No ponto mais alto: F_c = T + P  ----> T = F_c - P
• No ponto mais baixo: F_c = T – P ---->  T = F_c + P
• Nas laterais: F_c = T