Este artigo explica o que é força tangencial na física. Assim, você descobrirá o significado da força tangencial, como calcular a força tangencial e um exercício resolvido.
O que é força tangencial?
A força tangencial é uma força que atua sobre um corpo que descreve um movimento circular não uniforme. Especificamente, a força tangencial é tangente à trajetória circular do corpo e é a força que faz com que o corpo altere a magnitude de sua velocidade.
Portanto, força tangencial é a força que altera a velocidade tangencial de um corpo que descreve uma trajetória circular.
Por exemplo, se um corpo em movimento fizer um movimento circular e a força tangencial que atua sobre ele for positiva, a velocidade tangencial do corpo em movimento aumentará, o que significa que o corpo em movimento girará cada vez mais rápido.
Como você pode ver na imagem anterior, a força tangencial (F t ) é tangente à trajetória do corpo realizando o movimento circular. Em contraste, a força centrípeta (F c ) é perpendicular à força tangencial e aponta para o centro da trajetória circular. A seguir veremos quais são as diferenças entre força tangencial e força centrípeta.
Lembre-se que a força tangencial é zero em um MCU, pois a velocidade angular nestes casos é constante e, portanto, a velocidade tangencial não muda de valor.
Fórmula de força tangencial
A força tangencial é igual à massa do móvel multiplicada pela aceleração tangencial . A força tangencial também pode ser calculada multiplicando a massa do corpo pela aceleração angular pelo raio da trajetória circular.
A fórmula para a força tangencial é, portanto, a seguinte:
Ouro:
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é a força tangencial.
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é a massa do corpo em movimento que descreve um movimento circular.
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é a aceleração tangencial (ou aceleração linear).
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é a variação da velocidade tangencial (ou velocidade linear).
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é a variação temporal.
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é a aceleração angular.
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é o raio da trajetória do movimento circular.
O valor da força tangencial deve ser interpretado da seguinte forma:
- F t >0 : se a força tangencial for positiva, isso significa que a magnitude da velocidade do móvel aumenta com o tempo. O móbile descreve, portanto, um movimento circular com aceleração angular positiva.
- F t <0 : se a força tangencial for negativa, significa que a amplitude da velocidade do móvel diminui com o tempo. O móbile descreve, portanto, um movimento circular com aceleração angular negativa.
- F t =0 : se a força tangencial for igual a zero, isso significa que o módulo da velocidade do móvel é constante. O celular, portanto, descreve um movimento circular uniforme (MCU).
Exemplo de cálculo de força tangencial
Assim que vermos a definição de força tangencial e qual é sua fórmula, veremos um exemplo resolvido de como esse tipo de força é calculado.
- Um corpo em movimento de massa m = 7 kg descreve um movimento circular com velocidade uniformemente acelerada. No instante t i = 2 s ele tem uma velocidade tangencial de 5 m/s e no instante t f = 6 s ele tem uma velocidade tangencial de 11 m/s. Qual é a força tangencial que atua no móvel?
Para encontrar a força tangencial, devemos aplicar a fórmula vista na seção anterior:
Neste caso, o problema já nos fornece todos os dados necessários, por isso substituímos os valores na fórmula e calculamos a força tangencial:
Concluindo, a força tangencial fará com que a velocidade do corpo em movimento aumente uniformemente, de modo que o corpo em movimento realizará movimento circular uniformemente acelerado (MCUA).
Força tangencial e força centrípeta
Por fim, veremos qual é a diferença entre força tangencial e força centrípeta, pois são as duas forças que aparecem nos movimentos circulares.
A força centrípeta é a força que faz com que o corpo mude de direção em um movimento circular. A força centrípeta é uma força radial que aparece em movimentos circulares e aponta em direção ao centro da trajetória circular.
A diferença entre a força tangencial e a força centrípeta é portanto que a força tangencial modifica o módulo de velocidade do móbile que descreve um movimento circular, por outro lado, a força centrípeta muda a direção da velocidade do móbile.
Além disso, a força centrípeta aparece em qualquer tipo de movimento circular, pois é a força que faz com que o móbile realize uma trajetória circular. Porém, a força tangencial é zero quando o movimento circular é uniforme, uma vez que a velocidade do corpo em movimento é constante.