Movimento Circular

Sabemos, pela Segunda Lei de Newton, que um objeto permanece parado ou em movimento retilíneo uniforme (velocidade constante) exceto se uma força resultante não nula (desbalanceada) atue sobre ele. Portanto, em um movimento circular (não retilíneo) a força resultante é desbalanceada (diferente de zero).

A trajetória de um movimento circular de um objeto muda de direção a cada instante. Portanto, de acordo com a Segunda Lei de Newton, há uma força desbalanceada atuando continuamente sobre esse objeto.

Que força “misteriosa” é essa?! É a força centrípeta. Vamos entender porque.

Quando um objeto se move em círculo, apesar do módulo da velocidade (escalar) ser constante, a direção varia continuamente. Portanto, o vetor velocidade também varia continuamente, pois a velocidade vetorial é a velocidade escalar numa dada direção. De acordo com a segunda lei de Newton, a variação no tempo da velocidade vetorial  significa que o objeto está sendo acelerado o tempo todo.

A força resultante que causa essa aceleração é a força centrípeta.

A força centrípeta sempre atua na direção do centro do círculo.

A força centrípeta é determinada pela seguinte equação:


Força centrípeta (newtons) = massa x velocidade ao quadrado / massa

Uma bola atada na extremidade de uma corda girando em círculo é acelerada na diereção do centro do círculo. A força centrípeta que causa a aceleração na direção racial, para o centro do círculo, se deve à tensão na corda causada pela mão da pessoa que a puxa.

O que acontece se a corda se romper? A força centrípeta sobre a bola deixa de existir e ela continua o movimento em linha reta com velocidade constante, e mesmo módulo da velocidade no movimento circular.

Usando o mesmo raciocínio, explique o movimento da Lua em torno da Terra, ou da Terra em torno do Sol.

De acordo com a equação da força centrípeta, F = mv²/r), a força centrípeta necessária para fazer um objeto realizar movimento circular aumenta nos seguintes casos:

• Se  amassa do objeto aumenta.
• Se a velocidade do objeto aumenta.
• Se o raio do objeto diminui.

Verifique essas afirmativas no applets a seguir. Para o raio fixo igual a 1 m, observe como varia a força e a aceleração centrípeta ao variar a massa e a velocidade do objeto.


Applet:
Movimento circular

Assista aos vídeos abaixo sobre movimento circular