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. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” Campus de Sorocaba/Iperó 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. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” Campus de Sorocaba/Iperó 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.