Aplicações da força centrípeta em lombadas e depressões

Física

A força centrípeta é uma força não-inercial perpendicular ao vetor velocidade e aponta para o centro de uma trajetória curvilínea, como em lombadas e depressões.
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A força centrípeta está presente em nosso cotidiano em diversas ocasiões. Esse tipo de força é responsável por alterar o sentido e a direção do vetor velocidade. Como os vetores velocidade e força centrípeta são perpendiculares entre si, esse tipo de força não é capaz de modificar a velocidade do corpo. Confira neste artigo como é o comportamento da força centrípeta nas situações em que um móvel encontra-se sobre lombadas e depressões.

Lombadas

Lombadas são elevações encontradas em trechos onde se deseja que os motoristas reduzam a velocidade. Ao passar sobre uma lombada, a força de reação à compressão (força normal) exercida pelo solo torna-se mais intensa, aumentando sua influência sobre a suspensão dos veículos, podendo danificá-la ao longo do tempo. Observe na figura abaixo o diagrama de forças que agem em um veículo que passa sobre uma lombada:

Analisando a figura acima, podemos notar a ação de duas forças que atuam sobre o veículo: força normal, força peso e sua resultante: a força centrípeta. A força centrípeta, trata-se de resultante da diferença entre as forças normal e peso e deve sempre apontar para o centro da curvatura. Adotando como positivo o sentido da força centrípeta, nesse caso ela poderá ser calculada por meio da seguinte expressão:

Lombada

Legenda:
P
– força peso (N)
N – força de reação normal (N)
Fc – força centrípeta (N)
m – massa do corpo (kg)
v – velocidade do corpo (m/s)
R – raio da lombada (m)

Por meio da última equação mostrada acima, é possível perceber que a força normal em uma lombada é maior do que a força normal exercida em um veículo que se desloca num plano horizontal, ou seja, sem inclinação alguma. No primeiro caso, o módulo da força normal é dado pelo peso do veículo acrescido do módulo da força centrípeta. Em resumo, um passageiro dentro do veículo nessas condições teria a sensação de estar pressionado contra o fundo de seu assento, em decorrência do aumento da força normal.

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Depressões

Já sentiu aquele frio na barriga quando o veículo entra em uma descida íngreme? Essa sensação vem da inércia dos nossos órgãos internos, que tendem a permanecer em repouso ou a mover-se em linha reta, com velocidade constante. Ao entrarmos em um terreno com grandes buracos ou depressões, a força exercida pelo solo sobre o veículo tende a ser menor, em decorrência da direção e do sentido da força centrípeta resultante.

Observe a figura abaixo e confira um diagrama das forças exercidas sobre um veículo durante sua passagem por uma depressão:

Ao analisarmos a figura acima, podemos, novamente, notar a ação de duas forças. A resultante dessas forças, a força centrípeta, entretanto, aponta para cima, apontando para o centro da curvatura. Nesse caso, podemos calculá-la por meio da seguinte expressão:

Depressão

Nesse caso, percebemos que a força normal é dada pela diferença entre as forças centrípeta e peso. Portanto, a força que é exercida pelo chão sobre o veículo tem seu módulo diminuído

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Por Me. Rafael Helerbrock

Tanto em lombadas como em depressões, a força centrípeta aponta para o centro das curvas.
Tanto em lombadas como em depressões, a força centrípeta aponta para o centro das curvas.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Aplicações da força centrípeta em lombadas e depressões"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aplicacoes-forca-centripeta-lombadas-depressoes.htm. Acesso em 24 de janeiro de 2021.

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