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Força centrífuga

A força centrífuga é uma força inercial observada em trajetórias curvilíneas que nos causa a sensação de sermos puxados para fora dos objetos.
Centrifugadora em rotação, ilustrando o conceito de força centrífuga.
A centrifugadora laboratorial utiliza a força centrífuga a fim de separar os componentes sanguíneos para as análises.

A força centrífuga é uma pseudoforça que pode ser sentida ou observada quando estamos em movimentos curvilíneos. Ela é entendida como uma pseudoforça por estar em desalinho com o princípio de ação e reação de Newton, contudo sempre que os corpos percorrem percursos circulares é possível senti-la. Em razão disso, a sua orientação é radialmente para fora das trajetórias circulares. Ela é calculada pelo produto entre a massa do corpo com o quadrado da velocidade, ambos divididos pelo raio da trajetória circular.

Leia também: Leis de Newton — o conjunto de leis que descrevem a dinâmica do movimento

Resumo sobre força centrífuga

  • A força centrífuga é uma força inercial, que existe em referenciais não inerciais.

  • O sentido da força centrífuga é contrário ao da força centrípeta, e a direção da força centrífuga é perpendicular à trajetória.

  • Referencial não inercial é o referencial em que corpos se movimentam com aceleração.

  • Referencial inercial é o referencial em que corpos estão parados ou se movimentam com velocidade constante.

  • Força fictícia é aquela que não está em acordo com alguma das leis de Newton.

  • A força centrípeta possui orientação radialmente para dentro da curvatura.

  • A força centrípeta é a força responsável por conservar o estado de movimento dos corpos em trajetórias rotacionais.

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O que é força centrífuga?

A força centrífuga é uma força inercial que somente se manifesta em referenciais não inerciais, que são aqueles referenciais em que há aceleração. Ela pode ser sentida ou observada quando estamos em movimentos curvilíneos. Sendo assim, a sua orientação tem:

  • sentido: para fora da curva.

  • direção: normal à curva, ou seja, radial, perpendicular.

Ela é considerada uma força fictícia, pois descumpre a terceira lei de Newton, o princípio de ação e reação, que afirma que para toda força de ação existe uma força de reação no sentido contrário. Isso acontece porque a força centrífuga não faz um par ação e reação com outra força, já que quando ela faz uma força de ação nos empurrando para fora da trajetória curvilínea, em contrapartida nós precisaríamos fazer uma força de reação empurrando algo para dentro, só que não empurramos nada para dentro da trajetória, o que para a mecânica newtoniana não faz o menor sentido.

Leia também: Cinco erros conceituais em Física

Exemplos de força centrífuga

Ainda que a força centrífuga não seja prevista pela mecânica newtoniana, é possível senti-la ou observá-la em diversas situações do cotidiano. A seguir, veremos algumas delas:

  • Ao lançarmos objetos que estão presos a um fio, é possível sentir a força centífuga.

  • A centrifugação das máquinas de lavar faz com que as roupas sejam lançadas para a lateral do cesto.

  • Quando os automóveis fazem curvas, sentimos a força centrífuga nos empurrando para fora deles.

  • Quando estamos na montanha-russa ou roda-gigante, sentimos a força centrífuga tentando nos tirar do carrinho.

  • No brinquedo de parque de diversão chamado de chápeu mexicano, é possível observar a força centrífuga tentando “puxar” as pessoas para fora.

Brinquedo “chapéu mexicano” ilustrando o conceito de força centrífuga. [1]
Brinquedo “chapéu mexicano” ilustrando o conceito de força centrífuga. [1]

Como se calcula a força centrífuga?

Como a força centrífuga é uma força inercial em referenciais não inerciais, a sua fórmula é obtida por meio de um formalismo matemático ensinado apenas no ensino superior, em que:

\({\vec{F}_{centrífuga}}=-m\cdotω ⃗×(ω ⃗×r ⃗ )\)

  • \({\vec{F}_{centrífuga}}\) é o vetor força centrífuga.

  • \(m\) é a massa do corpo em movimento.

  • \(\vec{ω}\) é o vetor velocidade angular.

  • \(\vec{r}\) é o vetor raio da circunferência tangente à curva (circunferência osculadora).

Já o módulo da força centrífuga é dado pela fórmula:

\(F_{centrífuga}=\frac{m\cdot v^2}R\)

  • \(F_{centrífuga}\) é a força centrífuga.

  • m  é a massa do objeto, medida em quilograma [kg].

  • é a velocidade do objeto, medida em \([m⁄s]\).

  • R  é o raio da circunferência tangente à curva.

Força centrífuga x força centrípeta

Representações da força centrífuga e da força centrípeta do movimento circular.
Força centrífuga e força centrípeta do movimento circular.

A força centrífuga e a força centrípeta são grandezas relacionadas ao movimento rotacional dos corpos. Enquanto a força centrífuga é uma pseudoforça não prevista pela mecânica newtoniana com orientação radial para fora, que tenta nos tirar da trajetória, a força centrípeta é uma grandeza vetorial com orientação radial para dentro, que nos mantém na trajetória e consegue modificar a direção da velocidade do corpo durante o seu movimento circular.

Créditos da imagem

[1] manfredxy / Shutterstock

Publicado por Pâmella Raphaella Melo

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