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Calculadora de força centrípeta

Etapa 1 / 3 Força centrípeta
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Todo objeto em movimento circular muda constantemente de direção, e essa mudança exige uma força dirigida para o centro do círculo: a força centrípeta. Informe a massa do objeto em quilogramas, sua velocidade em metros por segundo e o raio da trajetória circular em metros, e esta calculadora devolve a força centrípeta em newtons (N) e a aceleração centrípeta em m/s². Use-a para um carro fazendo uma curva, um satélite em órbita, uma bola presa a um barbante ou um passageiro de um brinquedo de parque. O resultado é atualizado na hora enquanto você digita.

Como usar a calculadora

  1. 1

    Informe a massa e a velocidade

    Digite a massa do objeto em quilogramas (kg) e sua velocidade em metros por segundo (m/s).

  2. 2

    Informe o raio

    Digite o raio da trajetória circular em metros (m). Ele deve ser maior que zero.

  3. 3

    Leia o resultado

    A força centrípeta (N) e a aceleração (m/s²) aparecem na hora.

A fórmula

Para um objeto que se move com velocidade constante em um círculo, a força centrípeta aponta para o centro e vale:

F = m · v² / r

A aceleração centrípeta é a mesma expressão sem a massa:

a = v² / r

Onde:

  • F = força centrípeta, em newtons (N).
  • m = massa do objeto, em quilogramas (kg).
  • v = velocidade linear (tangencial), em metros por segundo (m/s).
  • r = raio da trajetória circular, em metros (m).
  • a = aceleração centrípeta, em m/s².

Observe que a velocidade está ao quadrado: dobrar a velocidade quadruplica a força necessária. Reduzir o raio à metade a dobra.

Exemplo resolvido

Uma bola de 2 kg gira presa a um barbante em um círculo de raio 3 m a uma velocidade de 5 m/s. Primeiro, a aceleração:

a = v² / r = (5 m/s)² / 3 m = 25 / 3 ≈ 8,33 m/s²

Depois, a força que o barbante precisa fornecer:

F = m · a = 2 kg × 8,33 m/s² ≈ 16,67 N

Se a velocidade subir para 10 m/s, a força salta para 2 × (100 / 3) ≈ 66,67 N, quatro vezes mais, porque v está ao quadrado.

Referência rápida

Massa (kg) Velocidade (m/s) Raio (m) Aceleração (m/s²) Força (N)
2 5 3 8,33 16,67
2 10 3 33,33 66,67
1 4 2 8,00 8,00
1000 20 50 8,00 8000,00
0,5 3 1 9,00 4,50

Erros comuns

  • A velocidade está ao quadrado. Um pequeno aumento de v tem grande efeito sobre a força. Eleve sempre a velocidade ao quadrado antes de dividir pelo raio.
  • O raio não pode ser zero. A divisão por zero não é definida; uma trajetória circular real sempre tem r > 0. A calculadora devolve 0 quando o raio fica em zero.
  • Centrípeta x centrífuga. A força centrípeta é a força real, para dentro, que mantém o objeto em sua trajetória. A «força centrífuga» para fora que você sente é um efeito aparente de estar em um referencial em rotação, não uma força real à parte.
  • Mantenha as unidades do SI. Massa em kg, velocidade em m/s e raio em m dão a força diretamente em newtons. Converta antes os km/h, os gramas ou os centímetros.

Perguntas frequentes

A força centrípeta é a força resultante para dentro que mantém um objeto em movimento por uma trajetória circular, sempre dirigida ao centro do círculo. Sem ela, o objeto sairia em linha reta. É dada por F = m·v²/r.

A aceleração centrípeta (a = v²/r) descreve com que rapidez a direção da velocidade muda e é medida em m/s². A força centrípeta (F = m·a) é a força necessária para produzir essa aceleração em uma dada massa, medida em newtons.

Como a velocidade está ao quadrado na fórmula, dobrar a velocidade multiplica a força centrípeta por quatro (mantendo a mesma massa e o mesmo raio). Por isso curvas em alta velocidade exigem forças muito maiores.

Os números que você digita são enviados ao nosso servidor apenas para calcular o resultado, que é atualizado enquanto você digita. Eles não são armazenados, registrados nem compartilhados.

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