Força centrípeta

Engenharia Civil 3º F

Física II

Jundiaí

2014

Engenharia Civil 3º F

Força Centrípeta

Resumo: Este relatório aborda conteúdos sobre força centrípeta, um tipo de força que é dada através de um movimento circular. Enfatiza as propriedades da força e quais são os principais motivos do movimento.

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.

Jundiaí

2014

Sumário

INTRODUÇÃO 4

Introdução conceitual 5

Métodos e aplicações 6

Aplicação 1: 6

Solução 1: 6

Aplicação 2 7

Solução 2: 7

CONCLUSÃO 8

Apêndice A 9

Siglas 9

Equações: 9

Referências bibliográficas 10

INTRODUÇÃO

De acordo com a primeira lei de Newton (lei da inércia), a velocidade de um corpo em movimento e sua direção permanecem constantes se nenhuma força atuar sobre ele. As circunstâncias de um movimento circular são diferentes: neste caso é necessário existir uma força, a força centrípeta, que é direcionada ao eixo de rotação.1.

A força centrípeta modifica a “trajetória de um corpo em movimento” para uma trajetória circular através de uma aceleração dirigida para o centro dela chamada aceleração centrípeta. Ao fazer uma curva não importa qual seja, esteja certo de que esta aceleração está presente.2

Esse tipo de força ocorre, por exemplo, no movimento da Lua em torno da Terra. A força com que a Terra atrai a Lua atua de modo que esta última mude a direção do seu movimento a cada instante, mantendo o seu movimento em torno da Terra em trajetória curva.3

Introdução conceitual

Força centrípeta é a força resultante que puxa o corpo para o centro da trajetória em um movimento curvilíneo ou circular.

Objetos que se deslocam em movimento retilíneo uniforme possuem velocidade modular constante. Entretanto, um objeto que se desloca em arco, com o valor da velocidade constante, possui uma variação na direção do movimento; como a velocidade é um vetor de módulo, direção e sentido, uma alteração na direção implica uma mudança no vetor velocidade. A razão dessa mudança na velocidade é a aceleração centrípeta.

Como força é dada pela fórmula:

F ⃗=ma ⃗

e a aceleração, neste caso particular, corresponde à aceleração centrípeta dada pela fórmula:

a ⃗_c=-|v ⃗ |^2/r r ̂

temos a força centrípeta que pode ser calculada como:

F ⃗=m |v ⃗ |^2/r r ̂

Onde:

m é a massa (em quilogramas no SI);

v ⃗ é a velocidade linear do corpo (em metros por segundo no SI);

r é o raio da trajetória percorrida pelo corpo (em metros no SI).

Em todo movimento circular existe uma força resultante na direção radial que atua como força centrípeta, de modo que a força centrípeta não existe por si só. Por exemplo, o atrito entre o solo e o pneu do carro faz o papel da força centrípeta quando o carro faz curvas. A força gravitacional faz o mesmo papel no movimento de satélites em torno da Terra. Assim sendo:4

F ⃗_ctr=∑▒F ⃗_radical

Métodos e aplicações

Aplicação 1: Um carro percorre uma curva de raio 100m, com velocidade 20m/s. Sendo a massa do carro 800kg, qual é a intensidade da força centrípeta?5

Solução 1:

F ⃗_cp=m |v ⃗ |^2/r

F ⃗_cp=800 (20)^2/100

F ⃗_cp=800*4

F ⃗_cp=3200N

Aplicação 2: (UFSM) A figura representa dois atletas numa corrida, percorrendo uma curva circular, cada um em uma raia. Eles desenvolvem