12.3 : Movimento Curvilíneo: Componentes Normal e Tangencial

Quando um carro atravessa uma estrada curva, seu movimento pode ser elucidado dividindo-o em componentes tangenciais e normais. As coordenadas centradas no carro anexadas ao veículo se movem com ele.

A direção positiva do eixo t alinha-se com a posição crescente do carro ao longo do caminho curvo, denotado pelo vetor unitário u_t. Simultaneamente, o eixo n, perpendicular ao eixo t, disseca o caminho curvo em segmentos diferenciais de arco, cada um formando o arco de um círculo com um raio de curvatura e um centro de curvatura. A direção positiva do eixo n aponta em direção ao centro de curvatura, designado pelo vetor unitário u_n.

Por outro lado, a componente normal está relacionada com a curvatura da estrada. O eixo n, perpendicular ao eixo t, está envolvido na dissecação do caminho curvo em pequenos segmentos de arco diferencial. Cada um desses segmentos forma o arco de um círculo com um raio de curvatura específico e um centro de curvatura. A direção positiva do eixo n aponta para o centro desta curvatura e é definida pelo vetor unitário u_n. Este componente ajuda a descrever como o carro está se desviando de uma trajetória em linha reta devido à curvatura da estrada.

A velocidade do carro permanece tangente à estrada, possuindo apenas uma componente t. Ao diferenciar a expressão da velocidade em relação ao tempo, a aceleração do carro é derivada. É importante ressaltar que u_t sofre alterações a cada instante, indicando as mudanças na direção de u_n.

Em essência, para o movimento curvilíneo, a aceleração do carro se manifesta em componentes tangenciais e normais, proporcionando uma compreensão abrangente de como o veículo navega ao longo da trajetória curva.