Calcule a força centrífuga aparente em um objeto em movimento circular a partir da massa, velocidade ou velocidade angular e raio (F = mv²/r = mω²r), mais força g.
Entradas de movimento circular
Massa do objeto movendo-se no círculo.
Velocidade tangencial (linear) ao longo do círculo.
Raio do caminho circular. Deve ser maior que 0.
Rotações por minuto — convertidas em velocidade angular (ω = RPM·2π/60).
Resultado
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Insira massa, velocidade e raio para calcular.
4 min de leitura3 etapas6 termos3 exemplos6 perguntasF = mv² / r
A força centrífuga é um dos conceitos mais mal compreendidos na física – não é uma força “real” no sentido de gravidade ou atrito, mas é muito real para tudo o que a experimenta.
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Etapas
Como usar esta calculadora
3 etapas▸
1
Escolha um modo
Escolha Força (insira massa, velocidade, raio), De RPM (insira massa, velocidade de rotação em RPM, raio) ou Força G (veja o resultado expresso como um múltiplo da gravidade padrão). A troca de guias mantém seus outros valores sincronizados.
2
Insira massa, velocidade e raio
Insira a massa do objeto em quilogramas, sua velocidade (velocidade tangencial em m/s ou velocidade de rotação em RPM) e o raio do caminho circular em metros. A calculadora atualiza a força centrífuga instantaneamente enquanto você digita.
3
Leia a força e a força g
O cartão de resultados mostra a força centrífuga aparente em newtons e a força g equivalente (um múltiplo da gravidade da Terra). Use a leitura da força G para comparar com as especificações da centrífuga, limites de percurso ou limites de tolerância fisiológica.
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Referência
Fórmula e metodologia
3 fórmulas▸
Força centrífuga da velocidade
F = mv² / r
F é a força centrífuga aparente em newtons (N), m é a massa em quilogramas (kg), v é a velocidade tangencial em metros por segundo (m/s) e r é o raio do caminho circular em metros (m). Esta é a mesma magnitude da força centrípeta real – veja o FAQ para saber o porquê.
Força centrífuga da velocidade angular
F = mω²r
ω (ômega) é a velocidade angular em radianos por segundo (rad/s). Quando a velocidade de rotação é dada em RPM (rotações por minuto), converta primeiro: ω = RPM × 2π / 60.
Força G
g-force = F / (m × 9.80665)
A força G expressa a força como um múltiplo da gravidade padrão (9,80665 m/s²), a referência convencional usada para centrífugas, brinquedos de diversão e carregamento g aeroespacial/automobilístico.
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Glossário
Principais termos explicados
6 termos▸
Força centrífugaA força externa aparente sentida por um objeto movendo-se em círculo, conforme observado de dentro do referencial giratório. Tem a mesma magnitude da força centrípeta, mas aponta para fora em vez de para dentro.
Força centrípetaA força resultante real direcionada para dentro necessária para manter um objeto se movendo ao longo de uma trajetória circular, conforme observado a partir de um referencial não giratório (inercial). F = mv²/r, mesma fórmula e magnitude da força centrífuga.
Força aparenteUma força que parece agir sobre um objeto apenas porque o observador está em um referencial não inercial (acelerado ou giratório). A força centrífuga, juntamente com a força de Coriolis, é o exemplo clássico – ela não realiza trabalho e não tem fonte física no referencial inercial.
Quadro giratórioUm quadro de referência que gira junto com o movimento circular – por exemplo, dentro de um tambor giratório de centrífuga. As leis de Newton precisam da adição de forças aparentes (centrífugas, Coriolis) para serem verdadeiras neste referencial.
Velocidade angularA taxa de rotação, denotada ω (ômega), medida em radianos por segundo (rad/s). Relacionado à velocidade tangencial por v = ωr, e ao RPM por ω = RPM × 2π / 60.
Força GUma força expressa como um múltiplo da gravidade padrão da Terra (1 g = 9,80665 m/s²). Uma força g de 2g significa que a força aparente é duas vezes o peso normal do objeto.
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Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
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Estudante de física
Bola em uma corda
Missa 1 kgVelocidade 10m/sRaio 5 metros
F = mv²/r = 1 × 10² / 5 = 20 N. Uma bola de 1 kg balançada em uma corda de 5 m a 10 m/s experimenta (e exerce, a partir de sua própria estrutura) 20 N de força centrífuga para fora - correspondendo aos 20 N de força centrípeta para dentro, mantendo-a em seu caminho circular.
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Engenheiro mecânico
Rotor de RPM
Missa 1 kgVelocidade rotacional 19.1 RPMRaio 5 metros
19,1 RPM é convertido em ω ≈ 2,0 rad/s (ω = RPM × 2π/60). F = mω²r = 1 × 2² × 5 = 20 N — a mesma força do exemplo baseado em velocidade acima, já que v = ωr = 2 × 5 = 10 m/s. Mudar para a guia From RPM é útil sempre que uma folha de especificações fornece velocidade rotacional em vez de velocidade linear.
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Técnico de laboratório
Centrífuga força g
Missa 0,02 kg (tubo de amostra)Velocidade rotacional 3,000 RPMRaio 0,1m
3.000 RPM em um raio de rotor de 0,1 m dá ω ≈ 314,2 rad/s, então F = mω²r ≈ 0,02 × 314,2² × 0,1 ≈ 197,4 N. Força G = F / (m × 9,80665) ≈ 1.006 g - uma força centrífuga relativa realista (RCF) para uma microcentrífuga de bancada, razão pela qual os protocolos de laboratório especificam a velocidade de rotação em g em vez de RPM.
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Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
Use um destes formatos para citar esta calculadora em um trabalho ou relatório.
A força centrífuga é um dos conceitos mais mal compreendidos na física – não é uma força “real” no sentido de gravidade ou atrito, mas é muito real para tudo o que a experimenta. Esta calculadora calcula a força externa aparente em um objeto que se move em círculo, a partir da massa, velocidade (ou velocidade de rotação) e raio, mais a força g equivalente.
Como funciona a calculadora
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A calculadora usa F = mv²/r (ou o equivalente em velocidade angular F = mω²r) para calcular a magnitude da força centrífuga aparente. Esta é exatamente a mesma fórmula e o mesmo valor numérico da força centrípeta real - a única diferença é a direção e o referencial: a força centrípeta aponta para dentro e é medida a partir de um observador estacionário, enquanto a força centrífuga aponta para fora e é sentida por um observador andando no quadro giratório.
Na guia From RPM, a velocidade de rotação é convertida em velocidade angular via ω = RPM × 2π / 60 antes de aplicar F = mω²r. A guia G-Force expressa a mesma força que um múltiplo da gravidade padrão (9,80665 m/s²), que é a unidade convencional para centrífugas, montanhas-russas e carregamento g de automobilismo ou aeroespacial.
Entradas e o que elas significam
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Massa (kg) — a massa do objeto em rotação. Velocidade (m/s) — a velocidade tangencial (linear) ao longo do caminho circular, usada no modo Força. Raio (m) — o raio do caminho circular; deve ser maior que zero, pois um raio zero torna a força indefinida (divisão por zero). Velocidade rotacional (RPM) — usada no modo From RPM em vez de velocidade, comum para motores, centrífugas e rotores onde as folhas de especificações citam revoluções por minuto em vez de velocidade linear.
Limites e casos extremos
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Esta calculadora assume movimento circular uniforme (velocidade e raio constantes) — ela não modela raios variáveis, caminhos não circulares ou aceleração angular. Um raio zero ou negativo não é físico e a calculadora mostrará um resultado parcial em vez de uma força indefinida (infinita). Para trabalhos de centrífuga de laboratório, sempre confirme se o raio do rotor usado corresponde às especificações do fabricante (alguns citam o raio até o fundo do tubo, outros até o centro do rotor), pois mesmo um pequeno erro de raio é composto pelo termo da velocidade angular quadrada.
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Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula da força centrífuga?+
F = mv²/r, onde F é a força em newtons, m é a massa em quilogramas, v é a velocidade tangencial em metros por segundo e r é o raio em metros. Equivalentemente, F = mω²r usando velocidade angular ω em radianos por segundo.
A força centrífuga é uma força real?+
Não no mesmo sentido que a gravidade ou uma força de empurrar/puxar. A força centrífuga é uma força “aparente” ou “fictícia” – ela só aparece quando você analisa o movimento dentro de um referencial giratório (não inercial). Do lado de fora da rotação, a única força real que atua é a força centrípeta para dentro. Dito isto, qualquer pessoa que ande na estrutura rotativa – um passageiro num carro giratório, uma amostra numa centrífuga – sente genuinamente o impulso para fora, razão pela qual o conceito ainda é útil na prática.
Como a força centrífuga difere da força centrípeta?+
Eles têm a mesma magnitude (F = mv²/r), mas direção oposta e vêm de referenciais diferentes. A força centrípeta é a força real interna (do referencial de um observador estacionário) que mantém um objeto se movendo em círculo. A força centrífuga é a força externa aparente sentida por um observador viajando na estrutura rotativa.
Como encontro a força G em uma centrífuga?+
Divida a força centrífuga pelo peso do objeto: força g = F / (m × 9,80665). Equivalentemente, força g = ω²r / 9,80665, já que F/m = ω²r. As centrífugas de laboratório normalmente relatam isso como força centrífuga relativa (RCF), que é exatamente esse valor de força g.
Como calculo a força centrífuga a partir do RPM em vez da velocidade?+
Primeiro converta RPM em velocidade angular: ω = RPM × 2π/60 (radianos por segundo). Em seguida, aplique F = mω²r. A guia From RPM nesta calculadora faz essa conversão automaticamente – basta inserir massa, RPM e raio.
Quais unidades a calculadora de força centrífuga usa?+
Massa em quilogramas (kg), velocidade em metros por segundo (m/s), velocidade de rotação em rotações por minuto (RPM), raio em metros (m) e força resultante em newtons (N). A força G não tem unidade – é uma proporção relativa à gravidade padrão (9,80665 m/s²).
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