▷ Aceleração centrípeta (ou aceleração normal)

Este artigo explica o que é aceleração centrípeta (ou aceleração normal) na física. Da mesma forma, você descobrirá como calcular a aceleração centrípeta, bem como um exercício resolvido para entender melhor o conceito.

O que é aceleração centrípeta (ou aceleração normal)?

A aceleração centrípeta , também chamada de aceleração normal ou aceleração radial , é a aceleração que provoca a mudança na direção da velocidade de um corpo que descreve um movimento circular. A aceleração centrípeta é perpendicular à velocidade do corpo em movimento e aponta para o centro do movimento circular.

Portanto, a aceleração centrípeta é a componente vetorial da aceleração de um corpo em movimento que causa movimento circular. Porque se o corpo não tivesse aceleração centrípeta, o corpo continuaria em linha reta e portanto não giraria.

Em geral, a aceleração centrípeta é representada pelo símbolo _ac , embora o símbolo _an (para aceleração normal) ou _at (para aceleração radial) também possa ser utilizado.

A aceleração tangencial (a _t ) e a aceleração centrípeta (a _c ) são as duas componentes vetoriais da aceleração de um móbile que descreve um movimento circular não uniforme. A aceleração tangencial é tangente à trajetória do movimento circular, enquanto a aceleração centrípeta aponta em direção ao centro da trajetória circular. A seguir veremos em detalhes quais são as diferenças entre aceleração tangencial e aceleração centrípeta.

Resumindo, se um corpo descreve um movimento circular, isso significa que ele possui uma aceleração centrípeta, pois é a componente da aceleração que muda a direção da velocidade e, portanto, a causa do corpo descrever um movimento curvilíneo.

Fórmula de aceleração centrípeta

No movimento circular uniforme, a aceleração centrípeta (ou aceleração normal) é igual ao quadrado da velocidade tangencial dividida pelo raio da trajetória. A aceleração centrípeta também pode ser calculada multiplicando o quadrado da velocidade angular pelo raio da trajetória.

Portanto, a fórmula para calcular a aceleração centrípeta (ou aceleração normal) é:

fórmula para aceleração centrípeta, aceleração normal ou aceleração radial

Ouro:

$a_c$

é a aceleração centrípeta (ou aceleração normal).
$v$

é a velocidade tangencial .
$r$

é o raio da trajetória do movimento circular.
$\omega$

é a velocidade angular .

A aceleração centrípeta (ou aceleração normal) é expressa em unidades de comprimento divididas por unidades de tempo ao quadrado. Portanto, a unidade de aceleração centrípeta no Sistema Internacional (SI) é o metro dividido por segundo ao quadrado (m/s ² ).

Exemplo de cálculo da aceleração centrípeta

Agora que sabemos a definição de aceleração centrípeta e qual é sua fórmula, vamos ver um exemplo concreto de como esse tipo de aceleração é calculado.

Um móbile descreve um movimento circular uniforme com velocidade angular de 2 rad/s e raio de curvatura de 6 m. Qual é a aceleração centrípeta do celular?

Para encontrar a aceleração centrípeta, precisamos usar a fórmula explicada na seção acima:

$a_c=\omega^2 \cdot r$

Então, inserimos os dados na fórmula e calculamos a aceleração centrípeta:

$a_c=2^2 \cdot 6=24\ \cfrac{m}{s^2}$

aceleração centrípeta e aceleração tangencial

Nesta seção veremos a diferença entre aceleração centrípeta e aceleração tangencial, pois são os dois componentes intrínsecos da aceleração de um corpo que realiza movimento circular.

A aceleração tangencial é a aceleração tangente à trajetória de um movimento circular e é a causa da variação na velocidade tangencial de um corpo realizando um movimento circular.

A diferença entre aceleração centrípeta e aceleração tangencial é que a aceleração centrípeta altera a direção da velocidade do corpo em movimento que descreve um movimento circular, enquanto a aceleração tangencial altera a magnitude da velocidade em movimento. .

Além disso, a aceleração tangencial é tangente à trajetória circular, porém a aceleração centrípeta aponta para o centro da trajetória circular. A aceleração centrípeta e a aceleração tangencial são, portanto, perpendiculares.

Lembre-se que no movimento circular uniforme o móbile possui aceleração centrípeta, pois muda de direção, porém, não possui aceleração tangencial, pois a velocidade angular é constante e portanto a amplitude da velocidade tangencial também é constante.

➤ Veja: Aceleração tangencial (ou aceleração linear)

Aceleração centrípeta e força centrípeta

A força centrípeta é a força que atua sobre um corpo que segue um movimento circular e é direcionado para o centro da trajetória circular. A força centrípeta é, portanto, a força que faz com que o corpo mude de direção e descreve um movimento curvilíneo.

A força centrípeta é calculada a partir da aceleração centrípeta, mais precisamente, o módulo da força centrípeta é equivalente à aceleração centrípeta multiplicada pela massa do corpo em movimento.

$F_c=m\cdot a_c$

Ouro:

$F_c$

é a força centrípeta.
$m$

é a massa do corpo seguindo um movimento circular.
$a_c$

é a aceleração centrípeta (ou aceleração normal).

O vetor de força centrípeta tem a mesma direção e direção que o vetor de aceleração centrípeta, portanto sua direção é perpendicular à velocidade tangencial e sua direção é em direção ao centro da trajetória circular.

aceleração centrípeta e aceleração centrífuga

Por fim, veremos como a aceleração centrípeta difere da aceleração centrífuga, uma vez que muitas vezes são confundidas e são dois tipos diferentes de acelerações.

A aceleração centrífuga é uma aceleração fictícia que aparece ao estudar o movimento de um corpo a partir de um sistema de referência rotativo.

A diferença entre aceleração centrípeta e aceleração centrífuga é que a aceleração centrípeta é uma aceleração real que ocorre quando um corpo faz um movimento circular, enquanto a aceleração centrífuga é uma aceleração fictícia usada em sistemas de referência em rotação.