Notificações
Você não tem notificações no momento.
Novo canal do Brasil Escola no
WhatsApp!
Siga agora!
Whatsapp icon Whatsapp
Copy icon

Aplicações da força centrípeta em lombadas e depressões

A força centrípeta é aplicada em lombadas, depressões e muitas outras situações cotidianas, como curvas em estradas e na ação de girar rapidamente um balde com água.

Motocicleta sobre lombadas, em texto sobre aplicações da força centrípeta em lombadas e depressões
A força centrípeta atua tanto nas lombadas quanto em depressões.
Crédito da Imagem: Shutterstock
Imprimir
Texto:
A+
A-
Ouça o texto abaixo!

PUBLICIDADE

A aplicação da força centrípeta em lombadas e depressões ocorre da seguinte forma: nas lombadas, a força centrípeta é igual à diferença entre a força peso e a força normal. Nas depressões, a força centrípeta é igual à diferença entre a força normal e a força peso. A força centrípeta é uma grandeza física responsável por alterar o sentido e direção do vetor velocidade do corpo, direcionando-o para o centro da trajetória circular. Em razão disso, ela possui diversas aplicações, como é o caso das lombadas e depressões.

Leia também: O que é a força centrífuga?

Tópicos deste artigo

Resumo sobre aplicações da força centrípeta em lombadas e depressões

  • A força centrípeta é uma força que sempre aponta para o centro da trajetória.

  • As lombadas são trechos elevados de concreto ou asfalto nas pistas.

  • As depressões são trechos de declives nas pistas.

  • Nas lombadas, a força peso é maior que a força normal.

  • Nas depressões, a força normal é maior que a força peso.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

O que é a força centrípeta?

A força centrípeta é uma força capaz de direcionar os corpos para o centro da trajetória durante uma rotação ou movimento circular. Ela é calculada por meio do produto da massa do corpo com a sua aceleração centrípeta, descrito pela fórmula abaixo:

\(F_{\text{CP}} = m \cdot a_{\text{CP}} \)

  • \(F_{\text{CP}} \) é a força centrípeta, medida em Newton [N];

  • m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];

  • \(a_{\text{CP}} \) é a aceleração centrípeta, medida em \(m / {s} ^ {2}\).

A aceleração centrípeta pode ser calculada por meio da fórmula:

\(a_{\text{CP}} = \frac{m \cdot v^2}{R} \)

  • m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];

  • \(a_{\text{CP}} \) é a aceleração centrípeta, medida em \(m / {s} ^ {2}\);

  • v é a velocidade escalar do corpo, medida em \(m / {s}.\)

  • R é o raio da trajetória, medido em metros [m].

Ou da fórmula:

\(a_{\text{CP}} = \omega^2 \cdot R \)

  • \(a_{\text{CP}} \) é a aceleração centrípeta, medida em \(m / {s} ^ {2}\);

  • R é o raio da curva, medido em metros [m];

  • ω é a velocidade angular, medida em \(rad /s \)

Como é a aplicação da força centrípeta em lombadas?

As lombadas, ou quebra-molas, são superfícies elevadas de concreto ou asfalto empregadas para diminuir a velocidade dos automóveis em ruas, avenidas e rodovias. Quando os automóveis passam por cima das lombadas, eles sofrem a ação de três forças: força peso, força normal e força centrípeta (nessa situação estamos desconsiderando as forças de atrito e resistência do ar), conforme descrito na imagem abaixo:

Ilustração da aplicação das forças centrípeta, normal e peso em um automóvel, sobre uma lombada.
Forças centrípeta, normal e peso aplicadas em uma lombada. (Créditos: Gabriel Franco | Brasil Escola)

Nessa situação, a força peso exercida no automóvel é maior que a força normal exercida pela superfície no automóvel para mantê-lo na trajetória. E a força centrípeta aponta para baixo, já que ela sempre aponta para o centro da trajetória. Analisando essa situação é possível encontrarmos a fórmula que relaciona a força peso e a força normal à força centrípeta.

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

\(P - N = m \cdot a_{\text{CP}} \)

  • \({F_R}\) é a força resultante, medida em Newton [N];

  • \(F_{CP} \) é a força centrípeta, medida em Newton [N];

  • P é a força peso, medida em Newton [N];

  • N é a força normal, medida em Newton [N];

  • m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];

  • \(a_{\text{CP}} \) é a aceleração centrípeta, medida em \(m / {s} ^ {2}\).

Exemplo: Determine a intensidade da força normal que a pista exerce sobre um carro de 1.000 kg que atravessa uma lombada de raio 100 m com velocidade de 30 m/s. Considere a aceleração da gravidade igual a \(10 {m} / {{s} ^ {2}}\).

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

\(P - N = m \cdot a_{\text{CP}} \)

\(m \cdot g - N = \frac{m \cdot v^2}{R} \)

\(1000 \cdot 10 - N = \frac{1000 \cdot 30^2}{100} \)

\(10000-N=9000\)

\(N=10000-9000\)

\(N=1000 N\)

Saiba mais: Afinal, o que é força?

Como é a aplicação da força centrípeta em depressões?

As depressões são regiões esburacadas ou com declives existentes em diversas ruas, avenidas e rodovias. Quando os automóveis passam por cima das depressões, eles sofrem a ação de três forças: força peso, força normal e força centrípeta (nessa situação estamos desconsiderando as forças de atrito e resistência do ar), conforme descrito na imagem abaixo:

Ilustração da aplicação das forças centrípeta, normal e peso em um automóvel, em uma depressão.
Forças centrípeta, normal e peso aplicadas em uma depressão. (Créditos: Gabriel Franco | Brasil Escola)

Nessa situação, a força normal exercida pela superfície no automóvel é maior que a força peso exercida no automóvel para mantê-lo na trajetória. E a força centrípeta aponta para cima, já que ela sempre aponta para o centro da trajetória. Analisando essa situação é possível encontrarmos a fórmula que relaciona a força peso e a força normal à força centrípeta.

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

\(N - P = m \cdot a_{\text{CP}} \)

  • \({F_R}\) é a força resultante, medida em Newton [N];

  • \(F_{CP} \) é a força centrípeta, medida em Newton [N];

  • N é a força normal, medida em Newton [N];

  • P é a força peso, medida em Newton [N];

  • m é a massa do corpo, medida em quilograma [kg];

  • \(a_{\text{CP}} \) é a aceleração centrípeta, medida em \(m / {s} ^ {2} \).

Exemplo: Determine a intensidade da força normal que a pista exerce sobre um carro de 800 kg que atravessa um declive de raio 40 m com velocidade de 50 m/s. Considere a aceleração da gravidade igual a \(10 {m} / {{s} ^ {2}}\).

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

\(N - P = m \cdot a_{\text{CP}} \)

\(N - m \cdot g = \frac{m \cdot v^2}{R} \)

\(N - 800 \cdot 10 = \frac{800 \cdot 50^2}{40} \)

\(N-8000=50000\)

\(N=50000+8000\)

\(N=58000 N\)

Aplicações da força centrípeta em outras situações do cotidiano

Existem diversas outras aplicações da força centrípeta no cotidiano. Pensando nisso, selecionamos algumas delas abaixo:

  • globo da morte;

  • curvas em estradas;

  • brinquedo do parque de diversões chapéu mexicano;

  • girar rapidamente um balde com água;

  • esporte olímpico arremesso de peso.

Fontes

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.

Escritor do artigo
Escrito por: Pâmella Raphaella Melo Sou uma autora e professora que preza pela simplificação de conceitos físicos, transportando-os para o cotidiano dos estudantes e entusiastas. Sou formada em Licenciatura Plena em Física pela PUC- GO e atualmente curso Engenharia Ambiental e Sanitária pela UFG.

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

MELO, Pâmella Raphaella. "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 05 de novembro de 2024.

De estudante para estudante


Artigos Relacionados


Aceleração Centrípeta

Acesse o texto e confira o que é aceleração centrípeta. Relembre as fórmulas da aceleração centrípeta e aprenda mais com exercícios resolvidos.
Física

Cinco coisas que você precisa saber sobre as leis de Newton

Clique aqui para descobrir quais são as cinco coisas que você precisa saber sobre as leis de Newton, princípios que configuram a base da Mecânica.
Física

Força centrífuga

Clique aqui e saiba o que é força centrífuga. Aprenda como calculá-la e conheça suas aplicações. Saiba também a diferença entre força centrífuga e força centrípeta.
Física

Força de atrito

Clique para saber tudo sobre a força de atrito. Confira aqui fatores que influenciam no atrito, suas fórmulas, como se calcula, seus tipos e exercícios resolvidos.
Física

Força normal

Sabe o que é força normal? Aprenda a calculá-la e qual é a relação entre a força normal e a força peso! Entenda como a normal atua em elevadores e planos inclinados.
Física

Força peso

Entenda o que é peso na física, conheça sua relação com a gravitação universal, descubra a relação entre peso e normal, e confira exercícios resolvidos sobre o tema!
Física

Globo da morte

Será que o globo da morte é realmente seguro para o piloto?
Física

Leis de Newton

Entenda as leis de Newton e confira alguns exemplos resolvidos, além de exercícios sobre esse assunto que caíram no Enem.
Física

Movimento circular uniforme (MCU)

Acesse o texto e confira uma introdução ao movimento circular uniforme (MCU), os principais conceitos relacionados e fórmulas, bem como exercícios resolvidos.
Física

Newton e a Explicação das Marés

Saiba como Newton explicou esse fenômeno!
Física