ATPS Mecanica Aplicada - Resultante Centripeta

MECÂNICA APLICADA

(RESULTANTE CENTRÍPETA)

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – 4° E 5° SEMESTRE

PROF.

NOME: RA

ATIVIDADES PRATICAS SUPERVISIONADAS – MECÂNICA APLICADA – TEMA ABORDADO – RESULTANTE CENTÍPETA – TRABALHO SUPERVISIONADO E ENTREGUE AOS CUIDADOS DO PROFESSOR MINISTRANTE DA DISCIPLINA, de Mecanica Aplicada.

INTRODUÇÃO

A Resultante centrípeta ou Força centrípeta está presente em nosso cotidiano bem mais do que imaginamos. Desde uma curva acentuada quando dirigimos um automóvel, um looping em uma montanha russa no parque de diversões ou até mesmo no retorno de um avião sobre uma pista de pouso ou decolagem.

OBJETIVO

O objetivo geral deste trabalho é mostrarmos o funcionamento da força centrípeta, onde se da sua aplicação e um pouco de sua teoria. Mostraremos também em um experimento bem simples e prático o seu funcionamento chegando a situação proposta pelo exercício.

FORÇA CENTRÍPETA

Quando um corpo efetua um Movimento Circular, este sofre uma aceleração que é responsável pela mudança da direção do movimento, a qual chamamos aceleração centrípeta, assim como visto no MCU.

Sabendo que existe uma aceleração e sendo dada a massa do corpo, podemos, pela 2ª Lei de Newton, calcular uma força que assim como a aceleração centrípeta, aponta para o centro da trajetória circular.

A esta força damos o nome: Força Centrípeta. Sem ela, um corpo não poderia executar um movimento circular.

Quando o movimento for circular uniforme, a aceleração centrípeta é constante, logo, a força centrípeta também é constante.

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: FR = 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: Fc = P – N

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

Então: N > P

Assim: Fc = 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: Fc = T + P ----> T = Fc - P

• No ponto mais baixo: Fc = T – P ----> T = Fc + P

• Nas laterais: Fc = T