1. INTRODUÇÃO

A lei da inércia afirma que se a resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, ele permanece no seu estado inicial: repouso ou movimento retilíneo com velocidade constante.

2. A FORÇA CENTRÍPETA (\(\overrightarrow {{F_{cp}}} \))

Mas, e para realizar uma curva? Para isso, é necessário surgir uma força resultante que aponte para o centro da curva. Essa força é conhecida como força centrípeta.

A força centrípeta depende de três fatores: da massa (m) do corpo, da sua velocidade (v) e do raio da trajetória (R).

• Massa: é mais difícil um caminhão fazer uma curva do que um carro. A força centrípeta é diretamente proporcional a massa do corpo.
• Velocidade: mais difícil se torna fazer uma curva quanto maior a velocidade. Por isso, a força centrípeta é diretamente proporcional a velocidade do corpo.
• Raio: é mais difícil um corpo fazer uma curva fechada. O raio da curva e a força centrípeta são grandezas inversamente proporcionais.

Todas essas dependências são resumidas na expressão abaixo.

\({F_{CP}} = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

3. A FORÇA TANGENCIAL (\(\overrightarrow {{F_T}} \))

Esta força é responsável por alterar o valor numérico (módulo) da velocidade em uma curva, ou seja, acelerar ou frear um corpo neste movimento. A força tangencial é sempre tangente a trajetória e perpendicular a força centrípeta.

\(\vec F = m\vec a\)

\(\overrightarrow {{F_T}} = m\overrightarrow {{a_T}} \)

A força resultante é o somatório vetorial dessas duas forças.

\(\overrightarrow {{F_R}} = \;\overrightarrow {{F_{CP}}} + \overrightarrow {{F_T}} \)

\(F_R^2 = F_{CP}^2 + F_T^2\)

4. EXEMPLOS

Vamos estudar alguns exemplos especiais.

• CARRO EM UMA PISTA HORIZONTAL

A tendência é um carro ser jogado para fora da curva. A força de atrito estático entre o pneu e o solo aponta para o centro da curva e é a própria força centrípeta necessária para manter um carro na curva.

\({F_{CP}} = {F_{AT}}\)

\({F_{CP}} = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

\({F_{AT}} = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

• GLOBO DA MORTE

O ponto A é o mais seguro da trajetória. As forças que atuam sobre a moto são: o peso (vertical para baixo) e a normal (vertical para cima).

A força centrípeta é o somatório vetorial dessas duas forças. O sinal da força peso é negativo pois aponta no sentido contrário ao centro da curva.

\(\overrightarrow {{F_{CP}}} = \vec N + \vec P\)

\({F_{CP}} = N – P\)

\({F_{CP}} = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

\(N – P = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

O ponto C é o ponto crítico do movimento. As forças que atuam sobre a moto são: o peso e a normal (ambas, vertical para baixo).

A força centrípeta é o somatório vetorial dessas duas forças.

\(\overrightarrow {{F_{CP}}} = \vec N + \vec P\)

\({F_{CP}} = P + N\)

\({F_{CP}} = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

\(P + N = \frac{{m{v^2}}}{R}\)

Quando a normal for nula, não há mais contato entre o globo e o solo, portanto, a moto cai.