A aplicação da força centrípeta em lombadas e depressões ocorre da seguinte forma: nas lombadas, a força centrípeta é igual à diferença entre a força peso e a força normal. Nas depressões, a força centrípeta é igual à diferença entre a força normal e a força peso. A força centrípeta é uma grandeza física responsável por alterar o sentido e direção do vetor velocidade do corpo, direcionando-o para o centro da trajetória circular. Em razão disso, ela possui diversas aplicações, como é o caso das lombadas e depressões.
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Resumo sobre aplicações da força centrípeta em lombadas e depressões
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A força centrípeta é uma força que sempre aponta para o centro da trajetória.
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As lombadas são trechos elevados de concreto ou asfalto nas pistas.
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As depressões são trechos de declives nas pistas.
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Nas lombadas, a força peso é maior que a força normal.
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Nas depressões, a força normal é maior que a força peso.
O que é a força centrípeta?
A força centrípeta é uma força capaz de direcionar os corpos para o centro da trajetória durante uma rotação ou movimento circular. Ela é calculada por meio do produto da massa do corpo com a sua aceleração centrípeta, descrito pela fórmula abaixo:
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é a força centrípeta, medida em Newton [N]; -
m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];
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é a aceleração centrípeta, medida em .
A aceleração centrípeta pode ser calculada por meio da fórmula:
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m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];
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é a aceleração centrípeta, medida em ; -
v é a velocidade escalar do corpo, medida em
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R é o raio da trajetória, medido em metros [m].
Ou da fórmula:
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é a aceleração centrípeta, medida em ; -
R é o raio da curva, medido em metros [m];
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ω é a velocidade angular, medida em
Como é a aplicação da força centrípeta em lombadas?
As lombadas, ou quebra-molas, são superfícies elevadas de concreto ou asfalto empregadas para diminuir a velocidade dos automóveis em ruas, avenidas e rodovias. Quando os automóveis passam por cima das lombadas, eles sofrem a ação de três forças: força peso, força normal e força centrípeta (nessa situação estamos desconsiderando as forças de atrito e resistência do ar), conforme descrito na imagem abaixo:
Nessa situação, a força peso exercida no automóvel é maior que a força normal exercida pela superfície no automóvel para mantê-lo na trajetória. E a força centrípeta aponta para baixo, já que ela sempre aponta para o centro da trajetória. Analisando essa situação é possível encontrarmos a fórmula que relaciona a força peso e a força normal à força centrípeta.
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é a força resultante, medida em Newton [N]; -
é a força centrípeta, medida em Newton [N]; -
P é a força peso, medida em Newton [N];
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N é a força normal, medida em Newton [N];
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m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];
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é a aceleração centrípeta, medida em .
Exemplo: Determine a intensidade da força normal que a pista exerce sobre um carro de 1.000 kg que atravessa uma lombada de raio 100 m com velocidade de 30 m/s. Considere a aceleração da gravidade igual a
Saiba mais: Afinal, o que é força?
Como é a aplicação da força centrípeta em depressões?
As depressões são regiões esburacadas ou com declives existentes em diversas ruas, avenidas e rodovias. Quando os automóveis passam por cima das depressões, eles sofrem a ação de três forças: força peso, força normal e força centrípeta (nessa situação estamos desconsiderando as forças de atrito e resistência do ar), conforme descrito na imagem abaixo:
Nessa situação, a força normal exercida pela superfície no automóvel é maior que a força peso exercida no automóvel para mantê-lo na trajetória. E a força centrípeta aponta para cima, já que ela sempre aponta para o centro da trajetória. Analisando essa situação é possível encontrarmos a fórmula que relaciona a força peso e a força normal à força centrípeta.
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é a força resultante, medida em Newton [N]; -
é a força centrípeta, medida em Newton [N]; -
N é a força normal, medida em Newton [N];
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P é a força peso, medida em Newton [N];
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m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];
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é a aceleração centrípeta, medida em .
Exemplo: Determine a intensidade da força normal que a pista exerce sobre um carro de 800 kg que atravessa um declive de raio 40 m com velocidade de 50 m/s. Considere a aceleração da gravidade igual a
Aplicações da força centrípeta em outras situações do cotidiano
Existem diversas outras aplicações da força centrípeta no cotidiano. Pensando nisso, selecionamos algumas delas abaixo:
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curvas em estradas;
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brinquedo do parque de diversões chapéu mexicano;
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girar rapidamente um balde com água;
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esporte olímpico arremesso de peso.
Fontes
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.
NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.