Tópico Aula Título
CINEMÁTICA Aula 1-1 Grandezas físicas, unidades de medida e SI
CINEMÁTICA Aula 1-2 Vetores
CINEMÁTICA Aula 1-3 Introdução à cinemática
CINEMÁTICA Aula 1-4 Movimento retilíneo uniforme (MRU)
CINEMÁTICA Aula 1-5 Movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV)
CINEMÁTICA Aula 1-6 Movimento círcular uniforme (MCU)
CINEMÁTICA Aula 1-7 Movimento círcular uniformemente variado (MCUV)
CINEMÁTICA Aula 1-8 Queda livre e lançamento vertical no vácuo
CINEMÁTICA Aula 1-9 Lançamento horizontal e oblíquo
CINEMÁTICA Aula 1-10 Movimento harmônico simples (MHS)
DINÂMICA Aula 2-11 Introdução à dinâmica e primeira lei de Newton
DINÂMICA Aula 2-12 A segunda e a terceira leis de Newton
DINÂMICA Aula 2-13 Força elástica, lei de Hooke e associação de molas
DINÂMICA Aula 2-14 Polias e máquinas de Atwood
DINÂMICA Aula 2-15 Plano inclinado sem atrito
DINÂMICA Aula 2-16 Força de atrito estático e dinâmico
DINÂMICA Aula 2-17 Plano inclinado com atrito
DINÂMICA Aula 2-18 Aceleração e força centrípeta
DINÂMICA Aula 2-19 Trabalho
DINÂMICA Aula 2-20 Energia cinética
DINÂMICA Aula 2-21 Energia potencial
DINÂMICA Aula 2-22 Energia mecânica
DINÂMICA Aula 2-23 Potência
DINÂMICA Aula 2-24 Momento linear e impulso
DINÂMICA Aula 2-25 Colisões
GRAVITAÇÃO Aula 3-26 Introdução à astronomia
GRAVITAÇÃO Aula 3-27 Leis de Kepler
GRAVITAÇÃO Aula 3-28 Lei da gravitação universal
GRAVITAÇÃO Aula 3-29 Campo gravitacional e satélites
ESTÁTICA Aula 4-30 Introdução à estática
ESTÁTICA Aula 4-31 Centro de massa e centro de gravidade
ESTÁTICA Aula 4-32 Torque, alavancas e equilíbrio de corpos extensos
MECÂNICA DOS FLUIDOS Aula 5-33 Introdução à mecânica dos fluidos
MECÂNICA DOS FLUIDOS Aula 5-34 Teorema de Stevin
MECÂNICA DOS FLUIDOS Aula 5-35 Teorema de Pascal
MECÂNICA DOS FLUIDOS Aula 5-36 Teorema de Arquimedes
MECÂNICA DOS FLUIDOS Aula 5-37 Hidrodinâmica
TERMOLOGIA Aula 6-38 Introdução à termologia e escalas termométricas
TERMOLOGIA Aula 6-39 Dilatação térmica dos sólidos
TERMOLOGIA Aula 6-40 Dilatação térmica dos líquidos
TERMOLOGIA Aula 6-41 Calor sensível e calor latente
TERMOLOGIA Aula 6-42 Troca de calor entre substâncias
TERMOLOGIA Aula 6-43 Estados físicos da matéria
TERMOLOGIA Aula 6-44 Propagação de calor
TERMOLOGIA Aula 6-45 Transformações gasosas e equação geral dos gases
TERMOLOGIA Aula 6-46 Leis dos gases ideais (equação de Clapeyron)
TERMOLOGIA Aula 6-47 Trabalho nas transformações gasosas
TERMOLOGIA Aula 6-48 Leis da termodinâmica
TERMOLOGIA Aula 6-49 Máquinas térmicas
TERMOLOGIA Aula 6-50 Ciclos termodinâmicos: ciclo de Carnout
ÓPTICA Aula 7-51 Introdução à óptica
ÓPTICA Aula 7-52 Cores: síntese adtiva e síntese subtrativa
ÓPTICA Aula 7-53 Princípios da óptica geométrica
ÓPTICA Aula 7-54 Ângulo visual, eclipses e fases da lua
ÓPTICA Aula 7-55 Reflexão e refração
ÓPTICA Aula 7-56 Espelhos planos
ÓPTICA Aula 7-57 Espelhos esféricos: côncavos e convexos
ÓPTICA Aula 7-58 Análise algébrica dos espelhos esféricos
ÓPTICA Aula 7-59 Lentes esféricas: côncavas e convexas
ÓPTICA Aula 7-60 Análise algébrica das lentes esféricas
ÓPTICA Aula 7-61 Olho humano e ametropias
ONDAS Aula 8-62 Introdução à ondas
ONDAS Aula 8-63 Equação fundamental da ondulatória
ONDAS Aula 8-64 Velocidade e frequência das ondas eletromagnéticas
ONDAS Aula 8-65 Fenômenos ondulatórios
ONDAS Aula 8-66 Velocidade, reflexão e refração de ondas em cordas
ONDAS Aula 8-67 Ondas estacionárias
ONDAS Aula 8-68 A dual natureza da luz
ONDAS Aula 8-69 O som e suas qualidades fisiológicas
ONDAS Aula 8-70 Efeito doppler
ELETROSTÁTICA Aula 9-71 Introdução ao eletromagnetismo e a atomística
ELETROSTÁTICA Aula 9-72 Cargas elétricas e processos de eletrização
ELETROSTÁTICA Aula 9-73 Lei de Coulomb
ELETROSTÁTICA Aula 9-74 Campo elétrico e gaiola de Faraday
ELETROSTÁTICA Aula 9-75 Energia potencial elétrica, Potencial elétrico e D.D.P
ELETROSTÁTICA Aula 9-76 Trabalho da força elétrica
ELETRODINÂMICA Aula 10-77 Introdução à eletrodinâmica
ELETRODINÂMICA Aula 10-78 Primeira lei de Ohm
ELETRODINÂMICA Aula 10-79 Segunda lei de Ohm
ELETRODINÂMICA Aula 10-80 Circuitos elétricos e associação de resistores
ELETRODINÂMICA Aula 10-81 Geradores elétricos e associação de geradores
ELETRODINÂMICA Aula 10-82 Capacitores e associação de capacitores
ELETRODINÂMICA Aula 10-83 Leis de Kirchhoff
ELETROMAGNETISMO Aula 11-84 Magnetismo
ELETROMAGNETISMO Aula 11-85 Força magnética sobre cargas em movimento
ELETROMAGNETISMO Aula 11-86 Campo magnético em fio retilíneo longo e bobinas
ELETROMAGNETISMO Aula 11-87 Indução magnética (lei de Faraday e lei de Lenz)
ELETROMAGNETISMO Aula 11-88 Transformadores
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-89 Espaço e tempo absolutos
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-90 Éter luminífero e a velocidade da luz
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-91 Experimento de Michelson & Morley
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-92 Transformadas de Galileu
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-93 Transformadas de Lorentz
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-94 Transformadas de Lorentz para velocidades
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-95 Efeito Doppler relativístico
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-96 Momento e energia relativísticos
FÍSICA MODERNA  — RELATIVIDADE RESTRITA Aula 12-97 Conversão massa-energia
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-98 Radiação de corpo negro
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-99 Efeito fotoelétrico
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-100 Raios X
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-101 Efeito Compton
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-102 Espectroscopia e fórmula de Balmer
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-103 O átomo de Bohr
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA Aula 13-104 Ondas de matéria

Aula2-18: Aceleração e força centrípeta

Aceleração tangencial e aceleração centrípeta

 

Aprendemos em aulas anteriores que aceleração é uma grandeza física que nos cede informações acerca de como a velocidade varia com o tempo. Naquele contexto, estudamos a aceleração dita tangencial, que dizia respeito a alterações impressas no módulo da velocidade; agora, introduziremos um novo tipo de aceleração, que diz respeito a alterações impressas na direção e sentido da aceleração: a acelração centrípeta.

Veja a ilustração ao lado: como o móvel simultaneamente tem a sua velocidade alterada em módulo e em sentido, então simultaneamente está agindo sobre ele a celeração tangencial e a aceleração centrípeta.

Carro virando uma curva, velocidade representada em vetores



➔ ACELERAÇÃO TANGÊNCIAL: A aceleração tangencial é a aceleração que promove alteração no módulo do vetor velocidade. Esta aceleração não é capaz de alterar a direção dele.

A fórmula que nos dará a aceleração tangencial, já a conhecemos de estudos pregressos, é a seguinte:



➔ ACELERAÇÃO CENTRÍPETA: A aceleração centrípeta, diferentemente da aceleração tangencial, não afeta o módulo do vetor velocidade, pois esta aceleração é apenas responsável pela variação da velocidade em sentido e em direção:

E a fórmula que nos dará o módulo da aceleração centrípeta é a seguinte:

Em que

é a velocidade tangencial do móvel;

é o raio da circunfêrencia cujo arco é percorrido pelo móvel.

Carro virando uma curva, grandezas físicas representadas em vetores

 

A MEDIDA DA ACELERAÇÃO CENTRÍPETA: DEMONSTRAÇÃO GEOMÉTRICA


Demonstração:

   

Veja a imagem ao lado, ela é representativa de um móvel que desloca-se em movimento circular uniforme. Ao ir do ponto A ao ponto B, o móvel tem sua velocidade alterada em sentido e direção. Para encontrarmos o valor da aceleração centrípeta


1. Calcularemos a variação de velocidade entre A e B, faremos isto através da subtração do vetor B pelo vetor A;


2. Perceberemos que para ângulos pequenos podemos considerar que o arco de circunfência projeta-se como uma reta, formando um triângulo semelhante ao triângulo primeiro.

Avião executando um looping

Avião em lopping com grandezas físicas representadas por vetores

3. Sabemos que podemos escrever a variação angular em função do arco de circunferência:

E então, por semelhança de triângulos, podemos escrever:



Força tangencial e força centrípeta

A força tangencial é aquela que imprime no corpo uma aceleração tangencial, ou seja, é a força capaz de alterar o módulo do vetor velocidade deste corpo, não alterando a direção. A força centrípeta é força que é capaz de gerar neste corpo uma alteração na direção do seu vetor velocidade, não alterando a magnitude dele.

   

A figura ao lado mostra um corpo de massa m sob o efeito de uma força centrípeta. Observe que a cada instante a direção do vetor velocidade é alterado.

Menina girando uma latinha com uma corda

A fórmula que nos dará a força resultante tangencial, já a conhecemos de estudos pregressos, é a seguinte:

 

E a fórmula que nos dará a força resultante centrípeta é a seguinte:

 

substituindo a aceleração centrípeta teremos:

Pneu do carro fazendo ele virar uma curva



Tipos de movimentos e suas respectivas acelerações

Movimento

Força / aceleração tangencial

Força / aceleração centrípeta

Retilíneo

Uniforme

Nula

Nula

Uniformemente variado

Não nula

Nula

Circular

Uniforme

Nula

Não nula

Uniformemente variado

Não nula

Não nula

 

A "força" centrífuga

O que chamamos de "força" centrífuga não é, na verdade, propriamente uma força, pois acreditamos que tal fenômeno não se trata de uma interação entre dois corpos, mas, sim, uma manifestação do princípio da inércia: Quando colocamos algo para girar em movimento circular, fazemos isto mediante a aplicação de uma força centrípeta. Caso esta força deixe de existir, os corpos tenderão a manter sua trajetória retílinea, saindo pela tangente. Quando isto acontece, tem-se a impressão de que está sendo arremeçado para "fora". E a este arremeço é dado o nome de "força" centrípeta.

A funda de Davi

Retrado de Davi com a cabeça de Golias

Segundo os relatos bíblicos, o jovem Davi, futuro rei de Israel, amparado por uma funda, derrotou em combate o gigante Golias.


Uma funda é um armamento que consiste em uma correia dobrada em cujo centro deposita-se um projétil. Ao girar-se a correia, o projétil, forçado pela tensão da haste, move-se circularmente. Ao liberar-se uma das extremidades da correia, a força centrípeta deixa de existir e o projétil é "disparado" pela tangente.

Representação do método de funcionamento de uma funda


A máquina de secar roupas

Desenho de maquina centrifuga expelindo água

As paredes destas máquinas são projetadas de modo a compelir as roupas ao movimento circular, ao passo que a água não. A água é, portanto, ejetada pelos poros das paredes.


Colônias espaciais

Construir uma nave espacial que, assemelhando-se a um pneu, execute um movimento circular uniforme é uma maneira de se viabilizar a simulação de gravidade:

Desenho de uma pneu com seres vivos dentro vivendo em uma gravidade simulada

A ficção científica dos filmes 2001 - Uma Odisseia no Espaço, de 1969, e Interstelar, de 2014, faz uso de ideias semelhantes para a contrução de colônias espaciais.

Arte que representa uma colônia espacial

 
MATERIAL COMPLEMENTAR