Força Centrípeta

Tudo o que se move num círculo está constantemente mudando de direção, e essa mudança exige uma força apontada para o centro do círculo. Sem esse puxão para dentro, o objeto voaria em linha reta em vez de curvar.

A fórmula

a = v² / r

  • a — aceleração centrípeta (m/s²): quão rápido a direção do objeto muda em direção ao centro
  • v — velocidade (m/s): quão rápido o objeto se move ao longo do caminho circular
  • r — raio (m): a distância do objeto ao centro do círculo

Exemplo resolvido

Um objeto se move num círculo de raio 2 metros a uma velocidade de 4 metros por segundo. Qual é sua aceleração centrípeta?

  • v = 4 m/s
  • r = 2 m
  1. a = v² / r
  2. a = (4 m/s)² / 2 m

a = 8 m/s²

Teste-se

O mesmo objeto agora circula a 8 metros por segundo, ainda num raio de 2 metros. Qual é sua aceleração centrípeta?
  • 16 m/s²
  • 8 m/s²
  • Resposta correta: 32 m/s²

Certo! A velocidade é ao quadrado, então dobrá-la quadruplica a aceleração: 8² ÷ 2 = 32 m/s².

Mantenha a velocidade em 4 metros por segundo, mas dobre o raio para 4 metros. O que acontece com a aceleração?
  • Resposta correta: 4 m/s²
  • 16 m/s²
  • 8 m/s²

Exatamente — a = v² / r: 4² ÷ 4 = 4 m/s². Dobrar o raio corta a aceleração pela metade.

Onde você vê isso

Um carro fazendo uma curva precisa de fricção entre seus pneus e a estrada puxando-o em direção ao centro da curva, ou ele escorrega; um balde de água balançado precisa da tensão da corda puxando para dentro, ou o balde voa direto no instante em que a corda solta. Ambos são a mesma força para dentro, apenas fornecida por algo diferente.

Erros comuns

A força centrípeta é frequentemente descrita como uma força real e separada empurrando para fora — não há “força centrífuga” para fora atuando no objeto; o que realmente está acontecendo é que a própria inércia do objeto tenta ir em linha reta enquanto algo (fricção, tensão, gravidade) o puxa para dentro. Também é fácil pensar que uma velocidade circular mais rápida precisa proporcionalmente de mais força, mas a = v²/r significa que dobrar a velocidade quadruplica a força necessária, não a duplica.

Como se conecta

Esta é a segunda lei de Newton novamente, aplicada a um objeto cuja aceleração sempre aponta para um centro em vez de seguir sua direção de movimento. A gravitação universal, a seguir, fornece a força real — gravidade — que mantém planetas e satélites movendo-se nas órbitas circulares ou quase circulares que a força centrípeta descreve.

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