Em primeiro lugar, um cara fodão que muita gente venera chamado Isaac Newton, diz na sua segunda lei que "F = m . a". O que essas três letrinhas, colocadas dessa forma, querem dizer é que, quando você faz uma força "F" em alguém com massa "m", a pessoa ganha uma aceleração "a". A maioria dos problemas de mecânica são resolvidos usando essa simples equação. O grande problema é determinarmos exatamente a força "F" que atua no corpo: Sua intensidade (quantidade), sua direção (horizontal, vertical, etc.) e seu sentido (pra cima, pra baixo, etc.).
Para resolvermos esse problema, usamos um método muito útil, chamado de "Diagrama de corpo livre". O que fazemos nesse caso é isolar o corpo de massa "m" que queremos estudar, e desenhamos todas as forças que atuam sobre ele. Prestem bem atenção: "SOBRE" ele. No diagrama de corpo livre não podemos incluir a força que o próprio corpo faz. "Ah! mas porquê? Lá vem a robalheira dos Físicos!". Simples: a força que o corpo faz não lhe fornece nenhuma aceleração, só a que ele sofre. É como se você tentasse levitar puxando os próprios cabelos (não tentem isso em casa). Então, consideraremos agora uma situação de movimento circular. Um muleque com uma corda, girando uma pedra amarrada na ponta. Uma representação simples é essa:
Agora que deixei claro o problema que vou tratar, vamos fazer o diagrama de corpo livre para a pedra girando, afinal, é ela que fica em movimento circular. Para isso, isolamos a pedra do resto das coisas, e pensamos em quais forças agem sobre ela. A maneira mais simples de fazermos isso é:
"Quais corpos existem no nosso sistema?"
"A pedra e a corda."
"Nós queremos o diagrama da pedra. Quais corpos existem além da pedra?"
"Só a corda."
"O que acontece com o movimento da pedra se nós sumirmos com a corda?"
"Ela sai pela tangente, podendo até acertar alguém."
"Logo, podemos dizer que a corda atua na pedra, mantendo seu movimento circular?"
"Acho que sim, ela segura a pedra, não deixando ela ir pra longe."
Se você conseguiu acompanhar cada passo desse monólogo, vai perceber que a corda puxa a pedra sempre para o centro da trajetória. E essa força é a única que cai no nosso diagrama de corpo livre: a força que a corda faz na pedra. O diagrama, então, fica assim:
Onde a seta representa a força que a corda faz na pedra.
Então, pela segunda lei do nosso amigo Newton, essa força causa uma aceleração "a", sempre para o centro da trajetória, que chamamos de força centrípeta.
Agora vem a pergunta que não quer calar: "Por quê nós não caímos no Sol?" ou melhor "Por quê a pedra não bate no menino que tá segurando a corda, se existe uma força puxando ela pra lá?". Uma boa pergunta, que exige uma boa resposta: Se fizermos, agora, o diagrama de corpo livre da corda, veremos que a única força que age nela é a da pedra, tentando sair pela tangente, que aponta pra fora do centro. Essa força tende a manter a corda esticada, e existe por causa da terceira lei do mesmo Newton. A corda paga o preço de manter a pedra em movimento circular, sofrendo uma força que a mantém esticada.
O que é importante que seja entendido é que a força responsável por manter o movimento circular é a que a corda faz na pedra, não a que a pedra faz na corda. Provar isso é muito simples. Se você tirar a corda, a pedra voa em alguém (por isso não faça isso em casa também.).
À primeira vista, é claro, pode parecer absurda a idéia da força centrípeta, e isso é completamente compreensível. Mas as Leis de Newton, os diagramas de corpo livre e alguma meia dúzia de experiências ajudam a dismistificá-la, se compreendermos as idéias mais básicas por trás dela.
Até a próxima!
