FÍSICA 🌀 MCU
Movimento Circular Uniforme - Compreenda a física por trás dos movimentos circulares
📚 Definição: O Movimento Circular Uniforme (MCU) é o movimento de um corpo que descreve uma trajetória circular com velocidade escalar constante.
É caracterizado por uma velocidade angular constante e uma aceleração centrípeta que mantém o corpo na trajetória circular.
Conceitos Fundamentais
No Movimento Circular Uniforme, algumas características são fundamentais para sua compreensão:
Importante: No MCU, a velocidade vetorial não é constante porque sua direção está sempre mudando, embora seu módulo permaneça o mesmo.
As principais equações que regem o Movimento Circular Uniforme:
Relação entre velocidade linear (v), velocidade angular (ω) e raio (R)
Velocidade angular em função do período (T) e frequência (f)
Aceleração centrípeta que mantém o movimento circular
Relação entre período (T) e frequência (f)
Variação angular (em radianos) em função do tempo
Grandezas Físicas
A velocidade angular mede a rapidez com que um ângulo é varrido na trajetória circular.
Onde Δφ é a variação do ângulo (em radianos) e Δt é o intervalo de tempo.
Unidades
Uma roda gigante completa uma volta a cada 30 segundos. Calcule sua velocidade angular.
Solução:
Uma volta completa = 2π radianos
Período T = 30 s
ω = 2π / T = 2π / 30 ≈ 0,209 rad/s
É a aceleração que muda a direção da velocidade, mantendo o corpo na trajetória circular. Sempre aponta para o centro da circunferência.
Direção: Radial e orientada para o centro
Sentido: Para o centro da trajetória
Características Importantes
Só altera a direção do vetor velocidade
Forma 90° com o vetor velocidade
ac = Fc / m
Um carro faz uma curva de 50m de raio a 20m/s. Qual sua aceleração centrípeta?
Solução:
R = 50 m, v = 20 m/s
ac = v² / R = (20)² / 50 = 400 / 50 = 8 m/s²
Isso significa que a aceleração para o centro da curva é de 8 m/s².
Comparação: MCU vs MRU
| Característica | MCU (Movimento Circular Uniforme) | MRU (Movimento Retilíneo Uniforme) |
|---|---|---|
| Trajetória | Circular | Retilínea |
| Velocidade (módulo) | Constante | Constante |
| Velocidade (vetor) | Variável (direção muda) | Constante |
| Aceleração | Centrípeta ≠ 0 | 0 |
| Força Resultante | Centrípeta ≠ 0 | 0 |
| Exemplos | Roda gigante, ventilador, satélites | Carro em estreta reta, trem em trilhos retos |
Exemplos do Mundo Real
As cadeiras executam MCU em torno do eixo central, com velocidade angular constante.
Satélites em órbita circular executam MCU em torno da Terra (aproximadamente).
As pás giram com velocidade angular constante quando em velocidade fixa.
Executam MCU (ponteiro dos segundos é o mais próximo do uniforme).
Uma partícula executa MCU em uma circunferência de raio 2 m com frequência de 0,5 Hz. Determine:
- A velocidade angular (ω)
- A velocidade linear (v)
- O período do movimento (T)
- A aceleração centrípeta (ac)
Resolução:
1) ω = 2πf = 2π × 0,5 = π rad/s ≈ 3,14 rad/s
2) v = ω × R = π × 2 = 2π m/s ≈ 6,28 m/s
3) T = 1/f = 1/0,5 = 2 s
4) ac = v²/R = (2π)²/2 = 4π²/2 = 2π² m/s² ≈ 19,72 m/s²
Conclusão: O MCU é caracterizado por uma trajetória circular com velocidade escalar constante. Apesar da velocidade escalar ser constante, existe aceleração centrípeta que altera continuamente a direção da velocidade, mantendo o movimento circular.
Este movimento é fundamental para entender fenômenos que vão desde o funcionamento de máquinas simples até a dinâmica de corpos celestes no universo. 🚀
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