Um movimento uniforme é aquele onde um objeto percorre distâncias iguais em intervalos de tempos iguais. Quando essa trajetória é circular, temos o Movimento Circular Uniforme (MCU). Neste caso, como é um círculo e há uma distância percorrida em intervalos iguais, o movimento é periódico, cíclico.
A partir do Movimento Uniforme (MU), temos:
Sendo o círculo completo, em radianos, dado por:
E sendo o período (T) o intervalo de tempo de um ciclo e a frequência (f) quantos ciclos são realizados em uma unidade de tempo. Assim:
ou
Então, em termos escalar:
No movimento uniforme, as distâncias percorridas são lineares e no movimento circular, além de trajetória linear (ΔS), o objeto descreve um ângulo θ, formando um círculo de raio R. O ângulo θ é dado em radianos e se relaciona com o espaço linear descrito e o raio R do círculo.
ou
Assim, da função horária do espaço, temos:
Da relação com o raio:
Eis a função horária angular do Movimento Circular e Uniforme (MCU):
Onde:
é o espaço angular final; é o espaço angular inicial; é a velocidade angular nessa trajetória.
Lembrando que o espaço angular é dado em radianos (rad). Então, a velocidade angular é dada é rad/s.
Se o objeto completa uma volta inteira, a espaço é dado por
Então:
Ou, da relação com a frequência:
De
Percebemos que:
Ou:
Para que o objeto se mantenha na trajetória circular há uma força resultante mantendo esse movimento. De acordo com a Segunda Lei de Newton, a essa força está associada uma aceleração – no caso, centrípeta. Ou seja, na comparação com o MU, mesmo que a princípio pareça contraditório, o Movimento Circular e Uniforme é, de fato, uniforme justamente por haver um tipo de aceleração que permite que isso ocorra. A aceleração centrípeta é dada por:
Onde:
- v é a velocidade escalar do objeto
- R é o raio da circunferência descrita.
Como a aceleração centrípeta tem direção e sentido, é uma grandeza vetorial.
Da relação
Podemos reescrever a aceleração centrípeta como:
Referência:
Vereda Digital – Física. Nicolau, Torres e Penteado. Vol. Único. Moderna. 01ª Ed. SP. 2014