UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
Campus de Sorocaba/Iperó
Referenciais não-inerciais e pseudoforças (ou forças fictícias)
Nos exemplos apresentados até aqui, supôs-se que as medições e as observações
foram feitas em sistemas de referência inercial.
Entretanto, em situações convenientes, a mecânica clássica pode ser aplicada de
ponto de vista de um observador em um referencial não-inercial (sistema que está
acelerado). Ex: um carro que está acelerado, ou um carrossel girando.
Para aplicar a mecânica clássica a referenciais não-inerciais é necessário introduzir
forças adicionais conhecidas como pseudoforças (às vezes chamadas de forças inerciais ou
fictícias). Ao contrário das forças já estudadas até aqui, não é possível associar as
pseudoforças aos objetos presentes na vizinhança do corpo sobre o qual elas agem nem
estas forças podem ser classificadas em nenhuma das categorias já discutidas
anteriormente. Além disso, se o corpo é observado de um referencial inercial, as
pseudoforças desaparecem. As pseudoforças são dispositivos que permitem aplicar a
Mecânica Clássica da forma convencional a eventos que são observados de um sistema de
referência não-inercial.
Como por exemplo:
Vamos considerar um observador S’ em um veículo que se move com velocidade
constante. O veículo contém um longo trilho de ar com um cursor sem atrito de 0,25 Kg
que está em repouso em uma das extremidades do trilho.
O motorista do veículo aplica os freios e o veículo começa a desacelerar. Um
observador S, no solo, mede uma aceleração constante do veículo de – 2,8 m/s2. O
observador S’ posicionado no veículo está, assim em um sistema de referência não-inercial,
quando o veículo começa a desacelerar.
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S’ observa que o cursor se move ao longo
do trilho com uma aceleração de 2,8 m/s2.
De que modo cada observador usará a 2ª
Lei de Newton para analisar esse
movimento?
S’ observa que o cursor se move ao longo do trilho com uma aceleração de 2,8 m/s2. De
que modo cada observador usará a 2ª Lei de Newton para analisar esse movimento?
Observador S: (sistema de referência inercial)
O cursor que estava se movendo para frente com velocidade constante antes do
veículo começar a frear, simplesmente continua o seu movimento. O cursor não possui
aceleração e dessa forma NENHUMA força horizontal atua sobre ele.
Observador S’: (sistema de referência não-inercial)
Ele vê o cursor ser acelerado (estava parado e passa a se movimentar), porém não
consegue identificar nenhum objeto de vizinhança do curso que exerça uma força sobre ele,
de maneira a proporcionar-lhe a aceleração para frente observada. Para preservar a
aplicação da Lei de Newton: ele assume uma força agindo sobre o cursor.
→
→
F = m. a
→
→
i
→
0,70 i = (0,25). (2,8) i
na direção para frente do veículo
Essa força é bastante real para o observador posicionado em S’, porém o observador
do solo não tem necessidade de introduzi-la para explicar o movimento do cursor.
Essa pseudoforça viola a 3ª Lei de Newton:
Não há reação exercida pelo cursor.
As pseudoforças são bastante reais para quem as experimenta.
2º Exemplo:
Imagine-se dirigindo um carro que está fazendo a curva para esquerda. Para um
observador no solo, o carro está experimentando uma aceleração centrípeta e, dessa forma,
é um sistema de referencial não-inercial.
Se o carro possui assentos lisos, você (ou seu parceiro do lado, que está sem cinto
de segurança) irá sentir-se deslizando para direita.
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Para o observador S: (sistema de referência inercial)
O seu corpo está apenas obedecendo a 1ª Lei de Newton, movendo-se em linha reta
e é o carro que está deslizando debaixo de você para a esquerda.
Para o observador S’: (sistema de referência não-inercial)
Ele irá atribuir o seu deslizamento a uma pseudoforça: a famosa e “desconhecida”
força CENTRÍFUGA, significando uma força direcionada para fora.
• Outro exemplo é você segurando uma bola parada em um carrossel. No
referencial carrossel, serão atribuídas:
Portanto, nos problemas mecânicos existem duas opções:
1. Selecionar um sistema de referência inercial e considerar somente forças reais
(Isto é, forças que podem ser associadas com os corpos presentes nas vizinhanças)
Ou
2. Selecionar um sistema de referência não-inercial e considerar não somente forças
“reais”, mas também as pseudoforças convenientemente definidas.