Em problemas que envolvem movimento circular, 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 perpendicular a F_r e tangencial à circular. caminho. Dois exemplos dessas forças são os aplicados a objetos fixados em um ponto e movimentam-se em torno de uma curva quando há atrito.
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 do centro, então F_r \u003d R ∙ cos (θ) e F_t \u003d F ∙ sin (θ).


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


Calcule a força tangencial. F_t \u003d 20 ∙ sen (120) \u003d 17,3 Newtons.

Torque


Use o fato de que quando você aplica uma força a uma distância R de onde um objeto está preso, o torque é igual a τ \u003d R ∙ F_t. Por experiência, você deve saber que, quanto mais distante do pino você pressiona uma alavanca ou chave, mais fácil é fazê-lo girar. Empurrar a uma distância maior do pino significa que você está aplicando um torque maior.


Imagine que um mecânico está empurrando a ponta de uma chave dinamométrica de 0,3 metros de comprimento para aplicar 9 Newton metros de torque.


Calcule a força tangencial. F_t \u003d τ /R \u003d 9 Newton-metros /0,3 metro \u003d 30 Newtons.

Movimento circular não uniforme


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


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


Calcule a aceleração do carro. A fórmula que incorpora a posição x (t) no tempo t em função da posição inicial x (0), a velocidade inicial v (0) e a aceleração a é x (t) - x ( 0) \u003d v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Conecte x (t) - x (0) \u003d 30 metros, v (0) \u003d 15 metros por segundo et \u003d 45 segundos e resolva a aceleração tangencial: a_t \u003d –0,637 metros por segundo ao quadrado.


Use a segunda lei de Newton F \u003d m ∙ a para descobrir que o atrito deve ter aplicado uma força tangencial de F_t \u003d m ∙ a_t \u003d 2.500 × (–0.637) \u003d –1.593 Newtons.