Força Centrípeta


A força centrípeta está relacionada com o movimento circular desenvolvido pelos corpos em determinada trajetória curvilínea.

Dessa maneira, a força centrípeta designa a força resultante dos corpos que realizam uma trajetória circular (movimento curvilíneo uniforme - MCU), atraindo-os para o centro.

Segunda Lei de Newton

De acordo com a Segunda Lei de Newton, chamada “A Força” ou o “Princípio Fundamental da Dinâmica”, a força centrípeta pode ser calculada pela seguinte expressão:

Força Centrípeta

Donde,

Fc: Força centrípeta (N)
m: massa (Kg)
a: aceleração (m/s2)

Quer saber mais? Leia sobre as Leis de Newton e os princípios da física do hand spinner.

Aceleração Centrípeta

A aceleração centrípeta ocorre nos corpos que realizam uma trajetória circular ou curvilínea, sendo calculada através da seguinte expressão:

Força Centrípeta

Donde,

Ac: aceleração centrípeta (m/s2)
v: velocidade (m/s)
r: raio da trajetória circular (m)

Saiba mais sobre o conceito de Aceleração.

Força Centrífuga

A força centrífuga, diferente da força centrípeta, tende a sair do centro, enquanto a força centrípeta atua em direção ao centro da trajetória.

Por exemplo, um carro que percorre uma trajetória circular numa estrada possui uma determinada força centrípeta nas rodas para que ele não saia da trajetória circular.

Já a força centrífuga pode ser exemplificada pelo mecanismo da máquina de lavar. As roupas na máquina estão em movimento de rotação, depois da centrifugação. Elas tendem a permanecer distante do centro, o que explica a atuação da força centrífuga.

Da mesma maneira, para calcular a força centrífuga, utiliza-se a fórmula do princípio da dinâmica (Segunda Lei de Newton):

Força Centrípeta

Porém, se substituirmos a fórmula da aceleração, teremos:

Força Centrípeta

Donde,

Fc: Força centrífuga
m: massa
v: velocidade
r: raio da trajetória circular

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Exercícios Resolvidos

Exercício 1

Determine a força centrípeta descrita por uma montanha russa com massa de 1000 kg e aceleração centrípeta de 200 m/s2.

Utilizando a fórmula da Segunda Lei de Newton:

Fc = m.a
Fc = 1000.200
Fc = 200.000 N

Logo, a força centrípeta é de 200.000 N (ou 2.105).

Exercício 2

Na estrada um caminhão descreve uma trajetória circular com aceleração centrípeta de 2 m/s2. Sendo o raio da pista de 1800 m, calcule a velocidade do veículo.

Utilizando a fórmula da aceleração centrípeta, podemos calcular a velocidade do veículo durante a trajetória circular:

ac = v2/r
2 = v2/1800
2.1800 = v2
v2 = 3600 m/s
v = √3600
v = 60 m/s

Portanto, a velocidade do caminhão na curva é de 60 m/s.

Expanda seus conhecimentos com a leitura dos artigos: