Veja como você pode demonstrar que uma força deve agir em uma partícula que se move em um caminho circular:

Entendendo o conceito

* inércia: Os objetos em movimento tendem a permanecer em movimento em uma linha reta a uma velocidade constante (a primeira lei de Newton).
* movimento circular: Uma partícula se movendo em um círculo está constantemente mudando de direção, o que significa que sua velocidade está mudando.

O insight -chave

Como a velocidade é um vetor (magnitude e direção), uma alteração na magnitude ou na direção significa que a partícula está se acelerando. E a aceleração requer uma força (a segunda lei de Newton:f =ma).

demonstrações

1. Considere o vetor de velocidade:
* Imagine uma partícula se movendo em um círculo. Seu vetor de velocidade é sempre tangente ao círculo.
* À medida que a partícula se move, a direção do vetor de velocidade muda constantemente.
* Essa mudança de direção indica aceleração.

2. Aceleração centrípeta :
* A aceleração de uma partícula no movimento circular é chamada de aceleração centrípeta. É sempre direcionado para o centro do círculo.
* A magnitude dessa aceleração é dada por:a =v^2/r (onde v é a velocidade e r é o raio do círculo).

3. Força centrípeta:
* Como a aceleração requer uma força, deve haver uma força atuando na partícula, direcionada ao centro do círculo. Essa força é chamada de força centrípeta.
* A magnitude da força centrípeta é:f =ma =mv^2/r

Exemplos

* balançando uma bola em uma corda: A tensão na sequência fornece a força centrípeta.
* um carro arredondando uma curva: O atrito entre os pneus e a estrada fornece a força centrípeta.
* a terra orbitando o sol: A força gravitacional entre a Terra e o Sol fornece a força centrípeta.

Conclusão

O fato de que uma partícula se movendo em um círculo experimenta uma mudança na velocidade (especificamente, sua direção) implica diretamente que uma força deve estar agindo nela. Essa força, direcionada ao centro do círculo, é chamada de força centrípeta.