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Descrição da Animação
Observa a animação, onde a posição é dada em metros e o tempo em segundos. Esta animação mostra um objeto movendo-se numa trajetória circular com uma velocidade de valor constante. A aceleração experimentada pelo objeto pode ser calculada, se medirmos a variação do vetor velocidade num dado intervalo de tempo. Início.
Exploração
Corre a animação 1 até obteres dois vetores velocidade em instantes diferentes. Qual a direção e sentido do vetor "variação de velocidade"?
Corre agora a animação 2 e compara o valor obtido com o previsto. De que forma podes relacionar o vetor vermelho com a aceleração do objeto?
Como prevês que sejam os vetores velocidade e aceleração, em qualquer posição da trajetória circular descrita pelo objeto? Faz uma representação esquemática desses vetores para pelo menos quatro posições diferentes.
Compara a representação gráfica que construíste com a da animação 3 .
Sabias que...
O Movimento Circular Uniforme é uma composição interessante de conceitos a uma e duas dimensões. Durante o movimento circular uniforme, o valor da velocidade do objeto é constante - é isto que significa o termo "uniforme" neste movimento. Contudo, o vetor velocidade muda constantemente de sentido e direção ao longo do tempo (embora como já se disse o seu valor absoluto permaneça constante). Desenha dois vetores velocidade para te convenceres que a direção da velocidade varia no tempo. Lembra-te que a velocidade é um vetor sempre tangente à trajetória.
E quanto à aceleração, poderá um objeto mover-se numa trajetória circular com uma aceleração constante? Sim, pode!! E porquê? Para responder a esta questão, tens de recordar que, por definição, a aceleração é a grandeza física que nos diz de quanto variou a velocidade em cada segundo. A aceleração é uma grandeza vetorial e assim, o vetor aceleração tem a mesma direção e sentido que o vetor "variação de velocidade"! Em que sentido aponta então o vetor que representa a variação da velocidade? Bem, ele aponta para o centro da trajetória circular. Isto então permite calcular a aceleração do objeto.
Como existe esta aceleração, então é porque o movimento descrito se deve à existência de uma força (ou a um conjunto de forças, obtendo-se daí uma força resultante), que aponta diretamente para o centro da circunferência. (Nota: se o movimento não for circular e uniforme, a força resultante pode apontar em qualquer direção e sentido).
À direção que passa pelo centro da circunferência chamamos direção radial; como o vetor aceleração (e consequentemente também o vetor força) do movimento circular uniforme aponta para o centro da circunferência, ele tem o sentido centrípeto e por isso falamos em aceleração centrípeta e em força centrípeta.
Portanto, no movimento circular uniforme, o vetor velocidade é sempre tangente à trajetória circular e os vetores aceleração e força centrípeta apontam sempre para o centro da circunferência. A animação seguinte mostra os vetores velocidade e aceleração enquanto o objeto descreve o movimento circular com velocidade de valor constante.
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© 2014 Wolfgang Christian,
Mario Belloni, Paulo Simeão Carvalho, Edite Briosa, Manuel Filipe Costa