06 Mecânica II - Força (Slides), Slides de Mecânica

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Curso:

ENGENHARIA MECÂNICA

Disciplina:

M E C Â N I C A II

Assunto:

FORÇA de CORIOLIS

C O N T E Ú D O: FORÇA de CORIOLIS

1 – Trajetórias e a 1 ª Lei de Newton ( 3 );

2 – Pseudo Força Centrífuga (5);

3 – Força Centrífuga e 3ª Lei de Newton (9);

4 - Formiga, Disco e Grão de Areia (10);

As gotas abandonam o pneu não devido a alguma força centrífuga, mas sim devido à falta de força centrípeta necessária. Em ausência de forças as trajetórias das gotas devem ser - em acordo com a 1 ª lei de Newton, e conforme praticamente observadas – Lineares. Neste caso, tangentes à curvatura.

PSEUDO FORÇA CENTRÍFUGA

VERSUS FORÇA CENTRÍPETA

Para manter-se um corpo em movimento curvilíneo é necessária uma força centrípeta puxando-o para o centro de curvatura da trajetória. Em ausência de força centrípeta os corpos descrevem trajetórias retilíneas. Os corpos abandonam as trajetórias curvas não devido à presença de alguma "força centrífuga" responsável por tirá-los das trajetórias curvilíneas, mas sim porque as forças centrípetas necessárias aos movimentos curvilíneos por algum motivo não se fazem mais presentes.

A moeda acelera-se, no referencial do passageiro, em direção oposta à do centro da curva que este descreve. Tal inferência da existência de "força centrífuga" baseia-se nas aplicações intuitivas, por parte do passageiro, das leis de Newton: Se o objeto acelera para o lado, deve haver força atuando sobre o mesmo. Contudo tal inferência falha, visto que as leis de Newton aplicam-se de forma correta apenas à descrição do que ocorre conforme observado por referenciais inerciais, e o passageiro em tal situação não configura de modo algum um referencial inercial - um referencial onde a 1 ª lei de Newton é empericamente válida.

Observando-se a situação de um referencial

externo (agora inercial) vê-se que sobre o

veículo, o passageiro e a moeda em sua mão

atuam forças centrípetas, de forma que estes

descrevem trajetórias circulares, e que é a

interação entre a mão do passageiro e a moeda

a responsável pela força centrípeta atuando

sobre a moeda.

Ao cair da mão do passageiro não há mais força

centrípeta sobre a moeda, e esta segue trajetória

horizontal retilínea, afastando-se por tal do

passageiro, que continua a descrever sua

trajetória curva.

FORMIGA, DISCO e GRÃO de AREIA Exemplo válido à compreensão das pseudoforças é imaginar-se como uma formiga junto ao centro de um disco de vitrola a observar um grão de areia também sobre o disco junto à borda deste. Imagine-se junto ao centro da vitrola, girando com o disco e olhando fixamente o grão de areia, que encontra-se, até então, parado à sua frente. Aumentando-se a velocidade de rotação até que o grão de areia escape do disco. No momento em que este escapar você o verá acelerar-se na direção radial, aumentando a velocidade com que se afasta de você na direção de sua linha de visada de forma a sair do repouso.

Situando-se como observador externo (referencial inercial) - a olhar a vitrola, a formiga e o grão de areia sobre o disco, e a ocorrência do mesmo fenômeno descrito, ver-se-á a real situação: O movimento horizontal do grão - tangente à circunferência do disco - se dá em linha reta com velocidade constante, após este abandonar o disco, e por tal não há força real alguma atuando sobre o referido grão ( 1 ª lei de Newton). A formiga tem a sua linha de visada “girada” à medida que o tempo passa, pois esta gira junto com o disco, e esta linha, inicialmente sobre o grão, não mais condiz c/ a posição do mesmo à medida que o tempo passa. Tal efeito gera, para a formiga, a sensação de que há forças atuando no grão, quando realmente não há.