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Como o professor Dulcídio Braz Júnior é enganado pelas interpretações erradas da força centrífuga

Como o Professor e Mestre em Física Luiz Ferraz Netto, Léo para os íntimos, deve passar para história da física

Como os físicos são enganados pela matemática da força centrifuga que eles, erroneamente, atribuem ser da força centrípeta

Um físico com a matemática que disse ser da aceleração centrípeta tenta provar a existência da força centrípeta

Porque a física acredita na existência da força centrípeta

A componente tangencial da tensão de um corpo pendurado por uma corda em movimento

Na figura 1, dois corpos B e B₁ estão pendurados por cordas em um disco metálico nos pontos A e A₁. Em cada um desses corpos atua o peso P na vertical, que é equilibrado pela tensão vertical T na corda.

Na figura 2, o disco movimenta-se em torno do seu eixo com uma velocidade angular uniforme w. Esse movimento é proporcionado por uma força motora acoplada a um eixo ligado ao centro O´do disco. A velocidade angular do disco será transmitida aos corpos B e B₁ através das cordas.

O corpo B fica sujeito ao seu peso P, à tensão T na corda e à força centrífuga f_cf que aparece com o movimento curvíneo do corpo B. A força de tensão T decompõe nas forças de tensão T₁, T₃ e T₂, que equilibram:

T₁ = a força centrífuga F_cf;

T₃ = o peso P;

e T₂ é a componente tangencial da tensão T que é a responsável pela mudança de direção do movimento do corpo B a cada instante, além de manter constante a velocidade angular deste corpo.

Na figura 3 vemos que o movimento de B atrasa em relação ao movimento de A uma distância equivalente ao segmento BB’, fazendo aparecer um ângulo a entre a direção da corda AB o a direção AB’, que seria a direção da corda se não houvesse o atraso. Este atraso provoca o aparecimento da tensão T₂ que é a projeção da tensão T da corda na tangente ao movimento circular do corpo B em relação ao centro O deste movimento. Esta tensão T₂, que é sempre perpendicular ao raio OB do movimento de B é que mantém o movimento circular do corpo B constante, além de modificar a direção do movimento do corpo B a cada instante.
Para que exista os movimentos circulares é necessário a existência real de uma força tangencial ao movimento circular dos corpos.
Na figura 4, se aumentarmos a velocidade angular w, a força centrífuga F_cf aumentará, fazendo com que o corpo B procure uma nova posição de equilíbrio dinâmico. Nessa nova posição do corpo B, o ângulo q também aumentará, provocando um novo equilíbrio nas componentes da tensão da corda, de tal maneira que:

- a tensão T₃ que equilibra o peso P do corpo B permaneça a mesma, já que P é constante e T₃ = P;

- a tensão T₁ aumenta com o aumento da velocidade v do corpo B para compensar o novo valor do módulo da força centrífuga F_cf.
Vemos também na figura 3 que o ângulo a aumenta de tal maneira que a tensão T₂ aumenta justificando a nova velocidade tangencial v. Lembremos que a distância L e o peso P são sempre constantes. Este raciocínio vale também para o corpo B₁.

Na figura 5, se projetarmos a tensão da corda T sobre o plano de movimento do corpo B, cujo movimento é uma órbita circular de raio r com o centro no ponto O, teremos a componente T₄. Neste plano vemos que a componente tangencial T₂ é a soma vetorial de T₄ com a força centrífuga F_cf.

Essa componente tangencial T₂ é a responsável pelo movimento v desse corpo B.

De onde concluímos que a velocidade v do corpo B em movimento circular tencionado por uma corda é originada pela soma vetorial da tensão da corda projetada no plano do movimento com a força centrífuga F_cf.

Essa força T₂ é sempre perpendicular ao eixo do movimento e, aplicada a o corpo B, não provoca nenhuma aceleração desse corpo, mas é a responsável pela mudança de direção do corpo B a todo instante.

Explicaremos aqui o levantamento das cadeiras quando penduradas em uma barra com movimento circular em torno de um eixo, como nos brinquedos existentes em parques de diversões.

A cadeira com o seu ocupante, quando parada, está sob o efeito de duas forças:

O peso da cadeira equilibrado com a tensão das correntes

.A cadeira com o seu ocupante, quando em movimento, está sob efeito de três forças:

- O peso P na direção vertical.
- A força centrífuga F_cf que aparece horizontalmente, de dentro para fora, no plano do movimento circular da cadeira.
- A tensão T nas correntes que sustentam a cadeira.

Estas três forças estão em equilíbrio dinâmico quando a cadeira está com movimento circular uniforme v, proporcionado pelo motor que gira o eixo do brinquedo.
A projeção na vertical T_v da tensão T vai equilibrar com o peso P.
A projeção na horizontal T_H da tensão T vai equilibrar com a força centrífuga.
Haverá um atraso do movimento da cadeira que fará aparecer a componente tangencial T_g, perpendicular ao raio do movimento circular. Por ser perpendicular, essa componente não aparece na figura. Essa componente T_g é a responsável pela mudança a todo instante, da direção do movimento da cadeira com o seu ocupante e da manutenção desta velocidade tangencial de uma maneira constante.