Em problemas envolvendo movimentos circulares, você freqüentemente decompõe uma força em uma força radial, F_r, que aponta para o centro do movimento e uma força tangencial, F_t, que aponta perpendicularmente a F_r e tangencial ao caminho circular. Dois exemplos dessas forças são aqueles aplicados a objetos fixados em um ponto e movimento ao redor de uma curva quando a fricção está presente.

Objeto fixado em um ponto

Use o fato de que se um objeto estiver fixado em um ponto e você aplica uma força F a uma distância R do pino em um ângulo θ em relação a uma linha para o centro, então F_r = R ∙ cos (θ) e F_t = F ∙ sen (θ).

Imagine que um mecânico está empurrando a ponta de uma chave com uma força de 20 Newtons. A partir da posição em que ela está trabalhando, ela deve aplicar a força em um ângulo de 120 graus em relação à chave.

Calcule a força tangencial. F_t = 20 ∙ sen (120) = 17,3 Newtons.

Torque -

Use o fato de que quando você aplica uma força a uma distância R de onde um objeto é fixado, o torque é igual a τ = R ∙ F_t. Você pode saber por experiência própria que quanto mais longe do pino você empurra uma alavanca ou chave, mais fácil é girá-la. Empurrar a uma distância maior do pino significa que você está aplicando um torque maior.

Imagine que um mecânico está empurrando a extremidade de uma chave de torque de 0,3 metros de comprimento para aplicar 9 Nm de torque. br>

Calcule a força tangencial. F_t = τ /R = 9 Newton-metros /0,3 metros = 30 Newtons.

Movimento Circular Não-uniforme

Use o fato de que a única força necessária para manter um objeto em movimento circular em uma velocidade constante é uma força centrípeta, F_c, que aponta para o centro do círculo. Mas se a velocidade do objeto está mudando, então também deve haver uma força na direção do movimento, que é tangencial ao caminho. Um exemplo disso é a força do motor de um carro, fazendo com que ele acelere ao girar uma curva ou a força do atrito diminua a velocidade para parar.

Imagine que um motorista tira o pé do acelerador e permite que um carro de 2.500 quilómetros pare a partir de uma velocidade inicial de 15 metros /segundo enquanto o conduz em torno de uma curva circular com um raio de 25 metros. O carro custa 30 metros e leva 45 segundos para parar.

Calcule a aceleração do carro. A fórmula que incorpora a posição, x (t), no momento t como uma função da posição inicial, x (0), a velocidade inicial, v (0), e a aceleração, a, é x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Conecte x (t) - x (0) = 30 metros, v (0) = 15 metros por segundo e t = 45 segundos e resolva a aceleração tangencial: a_t = –0,637 metros por segundo ao quadrado.

Use a segunda lei de Newton F = m ∙ a para achar que o atrito deve ter aplicado uma força tangencial de F_t = m ∙ a t = 2.500 × (–0,637) = –1,593 Newtons.