Aceleração Centrípeta e Centrífuga

As forças responsáveis pelas mudanças no movimento dos corpos podem ter diversas origens. A mais conhecida do homem, apesar de passar despercebida muitas vezes é a força gravitacional. A matéria se condensa em regiões limitadas do espaço, pura e simplesmente pela atração gravitacional mútua entre as massas que a constitui. Além destas, existem as interações de natureza elétrica, de natureza nuclear forte e nuclear fraca.

A inércia é grande responsável pelo conjunto de fatores que tornam perceptíveis este tipo de interação, sendo ela de relevante necessidade para se tornar a força um ente físico de natureza válida.

Assim sendo, as forças aplicadas são respondidas com as forças de inércia, conforme o princípio do trabalho virtual.

São inúmeras as manifestações destas forças na natureza, podendo ser observadas atuando em direções e sentidos variados. São estas as responsáveis por uma série de situações na física clássica. Ao perceber isto, D’Alembert elaborou um princípio que resulta numa linha de raciocínio mais intuitiva para resolver os problemas de equilíbrio, o princípio de D’Alembert.

Ao serem analisadas as situações, basicamente se supõe que o sistema está sujeito à interações devido às forças aplicadas e às forças de inércia.

É o caso de uma partícula presa a um barbante, executando um movimento circular. Devido à inércia, o objeto tende a permanecer se movimentando em linha reta e com velocidade constante (NEWTON - 1687), em Principia.

No referencial do observador que acompanha o objeto no movimento rotatório, observa-se apenas que o objeto exerce uma força tal que estica o barbante:

Esta é a força centrífuga. Já para a pessoa que encontra-se num referencial em repouso, vê uma pessoa girando, e o objeto preso ao barbante o faz esticar devido à inércia citada anteriormente. Ou seja, pela força centrípeta aplicada pelo barbante. Matematicamente, a expressão para a força centrípeta F_cp é escrita:

F_cp = m.v²/R

Onde R é o raio da órbita, ou seja, a distância entre o ponto fixo e o objeto que executa o movimento circular.

A aceleração centrípeta é a razão entre a força centrípeta e a massa. Logo, a aceleração centrípeta é dada por:

a_cp = v²/R

A intensidade da força centrifuga F_cf é a mesma da força centrípeta, e podem ser calculadas pela mesma expressão:

F_cf = m.v²/R

Sendo assim, a aceleração centrífuga assume a forma:

a_cf = v²/R

Ambas, aceleração centrífuga e aceleração centrípeta, tem mesma direção, porém sentido contrário. Da mesma forma, a força centrípeta tem mesma intensidade e direção da força centrífuga, porém tem sentido contrário. Não pode-se afirmar que são forças de reação, pois dependendo referencial em que se está observando admite-se diferente interpretação.

Referências bibliográficas:

HALLIDAY, David,  Resnik Robert,  Krane, Denneth S.  Física 1,   volume 1,  4 Ed. Rio de Janeiro:  LTC,  1996.  326 p.

FORATO, Thaís C. M.  Em: Isaac Newton.  Biografias. Disponível em: [http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/Biografias/Newton/Newton3.htm]