Calculadora de magnitude de força em movimento circular

Esta calculadora determina a magnitude da força associada ao movimento circular uniforme a partir da massa, da velocidade angular e do raio. A mesma magnitude é descrita como uma força resultante centrípeta direcionada para o centro em um referencial inercial e como uma força centrífuga aparente para fora quando se utiliza um referencial rotativo. Nomear o referencial evita que um número correto seja acompanhado de uma explicação física incorreta.

Fórmula

Para massa m em quilogramas, velocidade angular ω em radianos por segundo e raio r em metros:

F = m × ω² × r

O resultado é dado em newtons porque kg × (rad/s)² × m se reduz a kg·m/s²; o radiano é adimensional no SI. A fórmula retorna uma magnitude, portanto a interface aceita entradas não negativas. A direção deve ser fornecida pelo modelo físico e pelo referencial escolhido.

A forma equivalente com velocidade linear é F = m × v² ÷ r quando v = ωr e o raio é positivo. Esta página utiliza diretamente a velocidade angular e não calcula tensões, torque, cargas em mancais ou fatores de segurança de materiais.

Exemplo completo

Para uma massa de 2 kg movendo-se com velocidade angular de 3 rad/s a um raio de 1,5 m:

F = 2 × 3² × 1,5 = 27 N

Em um referencial inercial de laboratório, uma força resultante de 27 N direcionada para o centro é necessária para essa trajetória circular. Em um referencial que gira com a massa, um termo centrífugo aparente de 27 N para fora pode ser introduzido para que as equações de Newton possam ser usadas nesse referencial não inercial.

Como interpretar o resultado

O quadrado na velocidade angular importa: dobrar a velocidade angular enquanto massa e raio permanecem fixos multiplica a magnitude da força necessária por quatro. Dobrar a massa ou o raio apenas a duplica.

"Força centrípeta" não é necessariamente um tipo separado de força. Tração, gravidade, atrito, força normal ou uma combinação delas pode fornecer a força resultante direcionada para o centro. A calculadora não pode determinar qual interação a fornece.

Referenciais e limites de engenharia

• Centrípeta descreve a força resultante ou aceleração para o centro necessária para o movimento circular em um referencial inercial. Centrífuga descreve uma força aparente para fora introduzida em um referencial rotativo; não é uma interação adicional para fora a ser somada ao balanço de forças do referencial inercial.
• A equação pressupõe raio instantâneo e velocidade angular conhecidos. Rotação não uniforme pode envolver também aceleração tangencial e forças que este resultado omite.
• Equipamentos rotativos reais exigem que geometria, desbalanceamento, vibração, resistência dos materiais, fadiga, fixadores, mancais, transientes de operação e fatores de segurança sejam avaliados por um engenheiro qualificado.
• Medições e unidades devem ser consistentes. Uma velocidade em rotações por minuto deve primeiro ser convertida para radianos por segundo.

Fontes

• NASA, Circular Motion instructor material — a relação de força central expressa como mω²r.
• NASA Goddard, Frames of Reference: The Centrifugal Force — explicação dos referenciais inercial e rotativo e do termo centrífugo aparente.

Registro editorial

Texto redigido e revisado manualmente pela equipe editorial da SoupCalc. A equação, as unidades do SI, a terminologia de referenciais, o exemplo, o comportamento de validação e os limites de engenharia foram testados contra a implementação.

Última revisão: 11 de agosto de 2026. A página permanece indisponível para indexação e anúncios até a conclusão das localizações aprovadas.