Sabe-se que a força é capaz de aumentar a velocidade, diminuir a velocidade e alterar a direção do movimento. Quando a velocidade tem módulo alterado, diz-se que foi o componente tangencial da força resultante que atuou. No caso da mudança na direção do movimento, diz-se que foi o componente centrípeta.
Componente da resultante tangencial
É o componente da força resultante responsável pela mudança na intensidade da velocidade. Sua ação se faz na mesma direção que a velocidade, com mesmo sentido no movimento acelerado e sentido contrário no movimento retardado.
Componente da resultante centrípeta
É o componente da força resultante responsável pela mudança na direção do movimento. Sua ação se faz na direção perpendicular à da velocidade, sempre apontando para o centro da curva descrita.
Aplicando a segunda lei de Newton: FR = m.a, substituindo a aceleração centrípeta , tem-se:
Aplicação da força centrípeta
No cotidiano, há vários casos em que a força centrípeta está presente, principalmente no movimento de um automóvel. Seguem os principais casos.
Moto ou carro numa curva plana e horizontal
Como moto/carro faz a curva sem deslizar, quem evita o deslizamento é a força de atrito que, no caso, é a única força que age na direção do centro da curva, sendo por isso a própria força resultante centrípeta.
Existe um limite de velocidade para não ocorrer o deslizamento. Essa velocidade, dita máxima para fazer a curva, é dada por:
Como o plano é horizontal, lembrando que N = P, então:
Movimento sobre uma elevação ou depressão
Na elevação, a força peso deve ser maior que a força normal.
Então: P > N
Assim: Fc = P – N
Na depressão, a força peso deve ser menor que a força normal.
Então: N > P
Assim: Fc = N – P
Looping
Num looping, o corpo só consegue completá-lo se sua velocidade for maior ou igual a um valor mínimo, caso contrário ele perde contato com o apoio e cai. Para isso, no ponto mais alto da curva, a força peso deve ser no mínimo, a força resultante, ou seja, faça o papel de força centrípeta.
Nesse caso, para determinar a velocidade mínima necessária no ponto mais alto da curva:
Rotação na vertical
Quando um corpo preso a uma corda é colocado a girar num plano vertical, com velocidade constante, observa-se que a intensidade da força de tração é altera constantemente. Ao passar pelo ponto mais alto da trajetória sua intensidade é mínima e ao passar pelo ponto mais baixo é máxima.
Para determiná-la, considera-se:
- No ponto mais alto: Fc = T + P ----> T = Fc - P
- No ponto mais baixo: Fc = T – P ----> T = Fc + P
- Nas laterais: Fc = T
