O que é Força Radial?

Tecnicamente, uma força radial é qualquer força que atua em linha reta. Na física, é frequentemente usado para descrever a influência exercida perpendicularmente - em um ângulo reto - à linha central, ou eixo, de um objeto viajando em um caminho orbital. Simplificando, uma bola balançada em um arco no final de um pedaço de corda experimentará essa força, mantendo a corda esticada. Várias outras forças previsíveis trabalham em direções diferentes para manter a bola girando através do arco, mas a força radial é responsável por mantê-la se afastando da mão que segura a corda.

Embora as origens exatas e a natureza das forças radiais sejam muito complicadas, elas podem ser vistas em muitos processos cotidianos, como em brocas de ferramentas elétricas, pneus rotativos de carros e rolamentos. Na usinagem, essa força é explicada como a influência que empurra uma ferramenta de corte para longe da superfície que está sendo cortada. O cálculo correto das especificidades da força radial é uma etapa crítica no projeto de ferramentas e outros objetos com peças giratórias.

O que a força radial faz?

As forças radiais são um componente importante do processo que mantém qualquer objeto viajando em uma órbita circular. Quando uma massa conhecida (como uma bola) gira em um círculo a uma distância definida (o raio) do ponto central a uma velocidade constante, a força radial empurra a massa para fora do centro. A força mantém a massa girando na mesma distância do ponto central, mantendo um caminho orbital uniforme - um círculo ou uma elipse. Sem a ação dessa força, o caminho seria errático e imprevisível.

Isso é verdade para todos os objetos em órbita, estejam eles fisicamente ligados ao centro ou não. Uma bola solta girada em torno do interior de um balde também é forçada contra a parede interna do recipiente por uma força radial. As forças radiais são, por exemplo, também responsáveis ​​por manter uma bola de roleta contra a borda da ranhura da roda enquanto a roda gira.

Por que as forças radiais são importantes?

O cálculo preciso das forças radiais é uma consideração crítica do projeto de qualquer coisa que apresente movimento orbital. Estabelecer com precisão a extensão dessa variável desempenha um papel importante na eficiência geral, segurança e vida útil de um equipamento, por exemplo. Também permite que os designers descubram quais serão as limitações práticas para qualquer item.

Por exemplo, os rolamentos são amplamente utilizados em muitos tipos diferentes de equipamentos para apoiar, guiar e reduzir o atrito do movimento entre as partes fixas e móveis da máquina. Eles são frequentemente expostos a forças radiais que criam tensões internas no material que podem resultar em desgaste e eventual falha se a força e as tensões relacionadas se tornarem excessivas. Os rolamentos precisam ser fortes o suficiente para suportar as pressões que são regularmente aplicadas a eles. Por esta razão, existem tipos de rolamentos especificamente projetados e classificados para aplicações mecânicas com altas forças radiais.

Outro exemplo desse fenômeno no trabalho é a força a que uma ferramenta de corte é submetida quando remove material da superfície de uma peça de trabalho. A força atua na ferramenta para empurrá-la para longe da peça que está sendo cortada. A quantidade de força que atua no dispositivo de corte dependerá das características da própria ferramenta e das propriedades do material a ser usinado. Se a ferramenta for mal projetada e sofrer uma força radial excessiva, pode ser muito difícil empurrar a aresta de corte para dentro da peça, resultando em resultados abaixo do padrão ou até mesmo ferindo o operador à medida que a ferramenta é forçada.

Variação de Força Radial

Uma variação desse fenômeno ocorre quando o momento do objeto em movimento muda ou evolui durante a operação. Conhecida como variação de força radial, pode ser ilustrada usando o exemplo de um pneu de automóvel. O pneu experimentará uma força radial em uma direção perpendicular ao eixo da roda que, se o pneu fosse perfeitamente redondo e a superfície da estrada perfeitamente lisa, permaneceria a mesma enquanto a roda gira. Este não é o caso, no entanto, a força radial exercida no pneu muda toda vez que ele gira. Isso apresenta aos projetistas desafios ao projetar equipamentos, porque eles devem ser capazes de operar com segurança sob condições ambientais em constante mudança.