Força Centrípeta e Força Centrífuga -Curiosidades didático de Física

Apresentação da Esquadrilha da Fumaça. E.D.A(Esquadrão de Demonstração Aérea) da Força Aérea Brasileira <3

      Hoje,relembrando Mecânica,e vendo sobre sobre acelerações,e toda a matéria..lembrei que quando fazia o cursinho de vestibular,meu professor de física dizia que não se fala em força centrífuga,mas sim força centrípeta. Pensei que seria um ótimo assunto para um post,afinal todo estudante de física  se depara com esse questionamento: O que é força centrífuga? é o mesmo que centrípeta? explicações cientificas satisfatórias didática para nozes nós.Enfim,vamos a matéria..


 Para começar devemos considerar um movimento circular que neste caso será uniforme. Um exemplo é o movimento da Lua em torno da Terra, onde o movimento apresenta uma periodicidade e, em geral, a velocidade do movimento pode ser considerada constante. A força gravitacional então atua como uma força centrípeta. Deste modo, podemos generalizar e dizer que uma força centrípeta sempre será direcionada para o centro. Se o movimento for uniforme, o módulo da força será constante, porém sua direção e sentido são alterados, de modo que ela sempre aponte para o centro. Veja a figura abaixo.

 

Acontece que, se nós estamos em um movimento uniforme como, por exemplo, quando estamos dentro de um ônibus e este faz uma curva, sentiremos inevitavelmente a ação de uma outra força que normalmente nos impulsiona para “fora” (lembre o exemplo do ônibus). Esta força é denominada Força Centrífuga, e surge devido ao fato de estarmos em um referencial não inercial. Lembre-se, um referencial não inercial é aquele onde existe uma certa aceleração, ou, variação da velocidade. No movimento circular uniforme, mesmo que o módulo da velocidade de rotação seja constante, sua direção e sentido se alteram ao longo do tempo e, portanto, surge uma aceleração centrípeta. A força que nos impulsiona para fora do ônibus quando este faz uma curva é um exemplo típico de força centrífuga.

Temos algo importante aqui: Se o movimento é simplesmente circular e uniforme, o raio do movimento é constante ao longo do tempo. Isso significa que as forças radiais devem possuir o mesmo módulo. Portanto, a força centrípeta e a força centrífuga possuem o mesmo módulo, ou intensidade. Como vimos, a centrípeta é sempre direcionada para o centro, ao passo que a centrífuga nos impulsiona para fora. Assim, tais forças tem direções opostas. O módulo das forças é crucial aqui, pois sabemos que força centrípeta é proporcional à velocidade de rotação. Deste modo, aumentando a velocidade de rotação aumentamos a intensidade da força centrípeta e consequentemente aumentamos a intensidade da força centrífuga.

Note que a força centrífuga não é uma reação à força centrípeta e nem o contrário!! Elas não se cancelam. A força centrífuga aparentemente “surge” quando passamos a analisar o movimento a partir de um referencial não inercial!! Por exemplo, nenhuma força atua sobre nós quando o ônibus faz uma curva. O princípio da inércia simplesmente faz com que tendamos a manter nosso estado de movimento, ou seja, seguir em linha reta e a isso atribuímos a existência de uma força sobre nós.

  A força inercial centrífuga ou pseudoforça centrífuga não sendo portanto uma força na definição do termo - percebida apenas por observadores em referenciais não-inerciais de movimento de rotação em relação a um referencial inercial.O termo "força centrífuga" foi cunhado por Christiaan Huygens em seu trabalho De Vi Centrifuga (1659).
    Para que um objeto com massa encontre-se em movimento curvilíneo é necessária uma força centrípeta puxando-o para o centro de curvatura da trajetória, e em ausência de força centrípeta  os objetos com massa descrevem trajetórias retilíneas.

      Um bom exemplo de Referenciais e de força centrípeta é o movimento de um objeto (bola preta) conforme observado abaixo a partir de um referencial inercial externo e abaixo a partir de um referencial dotado de movimento circular (ponto laranja). A descrição do movimento conforme observado pelo referencial não inercial (abaixo) requer a assunção de existência de pseudoforças: a destacar-se neste caso a pseudoforça de Coriolis  (clique no link para ler a respeito).  No recurso visual abaixo podemos ver bem esse exemplo:

 

       A inexistência real da força centrífuga,A "força centrífuga" não existe, conforme enfatizado no livro de Física de Antônio Máximo & Beatriz Alvarenga, pode ser constatada ao relembrar-se que, segundo a terceira lei de Newton, força é definida como a expressão física da interação entre dois entes físicos: para cada força atuando em um corpo, existe uma reação de mesmo módulo, contudo com sentido contrário, atuando em outro. Embora para muitos referenciais a existência de uma "força centrífuga" pareça certa, nunca é possível identificar dois objetos em interação responsáveis pela existência de tal par de forças: a centrífuga, e sua reação.

  Pseudoforças e suas aplicações

     As pseudoforças são forças acrescentadas "ad hoc" nos cálculos de forma a permitirem a análise de movimentos conforme observados a partir de um referencial não inercial visto que, em princípio, tal descrição seria inviável de ser feita uma vez que as leis de Newton são válidas apenas em referenciais inerciais. As pseudoforças - também chamadas forças inerciais - são acrescentadas de forma a "transformar" um referencial fisicamente não inercial em um teórico "referencial inercial", de forma que as leis de Newton forneçam, então, uma correta descrição do que se observa a partir do citado referencial. De forma simples, trata-se de uma "correção bruta" nos cálculos, e não de forças reais - que sempre expressam a interação entre dois entes físicos identificáveis.

   A pseudoforça centrífuga atua no objeto observado, em direção e sentido radial a partir do centro de rotação determinado via sistema inercial, ou seja, está contida no plano determinado pelo eixo de rotação - mais especificamente pelo vetor velocidade angular ${\displaystyle {\vec {\omega }}}$ - e pelo raio ${\displaystyle {\vec {r}}}$ que localiza o objeto em relação ao centro do referencial girante. Como toda força inercial, pode ser eliminada passando-se a um referencial inercial.Nestes termos a "força centrífuga" a ser adicionada a fim de obter-se a correta descrição do movimento do objeto a partir do referencial não inercial é determinável através da expressão:

Essa imagem resume tudo,e claro que tinha que ter legenda ;)

Força centrípeta (real, em vermelho) e "força centrífuga" (fictícia, em cinza). Em maiúsculo os eixos do referencial inercial, e em minúsculo os eixos do referencial girante. As origens dos referenciais são coincidentes, bem como seus respectivos eixos "z". No referencial não inercial a partícula encontra-se sempre estática sobre o respectivo eixo x, o que pressupõe uma resultante de forças nula neste referencial, só possível uma vez estipulada a existência da pseudoforça centrífuga. No referencial inercial o objeto descreve movimento circular, onde tem-se por resultante - condizente com a realidade - a força centrípeta 

Aqui temos vídeo-aula  do Me Salva, aula teórica de  força centrípeta e em seguida sua aplicação:

 

   

   Espero que tenha gostado do post de hoje,espero que tenha ficado bem esclarecido..comente o que achou,se voce tem dicas de curiosidades Cientifica,didática é só mandar.

    Fontes de pesquisas: WWW  e WWW e livro: Física de Antônio Máximo & Beatriz Alvarenga,Editora: Scipione , Ano:2006 1° Edição.  Clique aqui para baixar o livro de graça.