Durante séculos, o entendimento sobre o que impulsiona os objetos em movimento permaneceu envolto em mistério, até que um físico inglês, Sir Isaac Newton, lançou as bases para a compreensão moderna do movimento com suas famosas Leis de Newton.
As Leis de Newton, formuladas no século XVII, são os princípios fundamentais que governam o comportamento dos corpos em movimento. Essas leis descrevem as relações entre a força aplicada a um objeto e sua aceleração resultante.
Compreender e aplicar essas leis é essencial para uma infinidade de campos, desde a construção de máquinas e veículos até o estudo dos fenômenos naturais que ocorrem no cosmos.
Além de conferir o que são e como funcionam as Leis de Newton, você poderá testar seus conhecimentos com os exercícios que separamos no final.
As Leis de Newton são um conjunto de princípios fundamentais que descrevem o movimento dos corpos e são essenciais para o estudo da física. Formuladas por Sir Isaac Newton no século XVII, essas leis estabelecem as bases para compreender como os objetos se movem e interagem no universo.
As três leis de Newton, quando combinadas, descrevem a dinâmica dos corpos, ou seja, as causas que podem alterar seu estado de movimento. Simplificadamente, essas leis abordam situações em que os corpos permanecem em equilíbrio ou não.
Quando as forças atuantes em um corpo se anulam, ele está em equilíbrio estático ou dinâmico, ou seja, ele está completamente imóvel ou se movendo em linha reta com velocidade constante.
Ao estudar as Leis de Newton, é possível compreender e prever o comportamento dos corpos em movimento, calcular forças e acelerações e explorar as bases da física. Essas leis revolucionaram nossa compreensão do mundo físico e continuam sendo fundamentais para avanços científicos e tecnológicos.
Portanto, as Leis de Newton são uma parte fundamental do estudo da física, fornecendo os princípios básicos para entender o movimento e a interação entre os corpos no universo.
Primeira Lei de Newton: Lei da Inércia
A Primeira Lei de Newton, também conhecida como a Lei da Inércia, é uma das três leis fundamentais da física formuladas por Sir Isaac Newton. Essa lei está intimamente relacionada ao conceito de inércia. A inércia é a propriedade de um objeto de resistir a qualquer alteração em seu estado de movimento.
Quanto maior a massa de um objeto, maior será sua inércia. Isso significa que um objeto com grande massa exigirá uma força maior para alterar sua velocidade ou direção em comparação a um objeto com menor massa.
O que é a Primeira Lei de Newton?
A Primeira Lei de Newton, também conhecida como Lei da Inércia, estabelece que:
Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a manter sua velocidade constante em linha reta, a menos que uma força externa atue sobre ele.
A Primeira Lei de Newton nos mostra que um objeto em equilíbrio, seja ele em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, não sofrerá nenhuma mudança em seu estado de movimento sem a aplicação de uma força externa.
Exemplos práticos da aplicação da Lei da Inércia
Confira alguns exemplos que ilustram a aplicação da Primeira Lei de Newton no nosso cotidiano, evidenciando a relação entre a inércia e o movimento dos corpos.
Um exemplo comum da aplicação da Lei da Inércia é quando um veículo em alta velocidade faz uma curva. Os passageiros tendem a ser empurrados para o lado oposto da curva devido à tendência do corpo de permanecer em movimento retilíneo uniforme. Isso ocorre porque a força centrípeta atua sobre o veículo, mudando sua direção, mas não sua velocidade.
Outro exemplo é quando se retira rapidamente um tapete debaixo de um objeto em repouso. O objeto tende a permanecer em seu estado de repouso e cai no chão, pois não há força para impulsioná-lo.
Também podemos mencionar a sensação de “solavanco” que sentimos quando um veículo acelera repentinamente. Isso ocorre porque nosso corpo, inicialmente em repouso ou em movimento mais lento, tende a permanecer nesse estado até que uma força externa atue sobre ele, como a aceleração do veículo.
Segunda Lei de Newton: Lei Fundamental da Dinâmica
A Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei Fundamental da Dinâmica, descreve a relação entre a força aplicada a um objeto, sua massa e a aceleração resultante. Essa lei é fundamental para entender como as forças influenciam o movimento dos corpos.
Relação entre força, massa e aceleração:
Conforme a Segunda Lei de Newton, a aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força aplicada a ele e inversamente proporcional à sua massa. Isso significa que, para uma força constante, quanto maior a massa do objeto, menor será sua aceleração, e vice-versa.
A equação da Segunda Lei de Newton permite calcular a força necessária para gerar uma determinada aceleração em um objeto de massa conhecida.
F = ma
F: representa a força aplicada
m: massa do objeto
a: aceleração resultante.
Exemplos de cálculos usando a Segunda Lei de Newton:
Confira alguns exemplos que ilustram como a Segunda Lei de Newton é aplicada na prática:
Um exemplo prático do uso da Segunda Lei de Newton é o cálculo da força necessária para acelerar um veículo. Se conhecermos a massa do veículo e a aceleração desejada, podemos usar a fórmula F = ma para determinar a força requerida.
Outro exemplo é o cálculo da força exercida por uma mola comprimida ou esticada. Através da Segunda Lei de Newton, podemos determinar a força resultante aplicada pela mola com base na sua constante elástica e no deslocamento da mesma.
Terceira Lei de Newton: Princípio da Ação e Reação
A Terceira Lei de Newton, conhecida como Princípio da Ação e Reação, afirma que para toda ação há sempre uma reação de mesma intensidade, mas em direções opostas.
Isso significa que quando um objeto exerce uma força sobre outro, o segundo objeto reage com uma força de mesma magnitude, mas em sentido contrário.
Como as forças atuam em pares?
Segundo o princípio da Ação e Reação, as forças sempre atuam em pares. Quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto, o segundo objeto exerce uma força de mesma intensidade, porém em direção oposta, sobre o primeiro objeto.
Essas forças são chamadas de “ação” e “reação” e são partes de uma interação mútua entre os objetos.
Exemplos práticos da Terceira Lei de Newton:
Confira exemplos que ilustram como a Terceira Lei de Newton se aplica em situações cotidianas, onde as forças sempre atuam em pares de ação e reação:
Um exemplo clássico da Terceira Lei de Newton é o impulso de um foguete. Quando o foguete expele gases em alta velocidade para trás, esses gases exercem uma força para trás, e o foguete, por sua vez, recebe uma força de reação para frente. Essa força impulsiona o foguete no espaço.
Outro exemplo é o movimento de uma pessoa ao caminhar. Ao dar um passo para frente, a pessoa empurra o chão para trás com o pé. Como resultado, o chão exerce uma força de reação para frente, impulsionando a pessoa para frente.
Resumo
Primeira Lei de Newton
Um objeto em repouso tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força externa atue sobre ele. Este é o princípio da inércia.
Se F = 0, então: v=0 ou v=constante
Segunda Lei de Newton
A aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa.
F = ma
Terceira Leide Newton
A Terceira Lei de Newton estabelece que as forças de ação e reação entre dois corpos são de igual magnitude e direção, mas de sentidos opostos.
Ela afirma:
|F₁₂| = – |F₂₁|
Exercícios
Separamos uma sequência com 5 exercícios para que você possa testar suas habilidades e conhecimentos no tema. Confira seus resultados no gabarito ao final!
1) (Cefet-MG) Um veículo segue em uma estrada horizontal e retilínea e o seu velocímetro registra um valor constante. Referindo-se a essa situação, assinale (V) para as afirmativas verdadeiras ou (F) para as falsas.
( ) A aceleração do veículo é nula.
( ) A resultante das forças que atuam sobre o veículo é nula.
( ) A força resultante que atua sobre o veículo tem o mesmo sentido do vetor velocidade.
A sequência correta encontrada é
a) V F F.
b) F V F.
c) V V F.
d) V F V.
2) O peso de um objeto na lua é de 48 N. Determine o peso desse objeto na Terra.
Dados: Gravidade da Terra = 10 m/s2; Gravidade da lua = 1,6 m/s2.
a) 350 N
b) 300 N
c) 200 N
d) 150 N
e) 50 N
3) Relacione as três leis de Newton com os respectivos enunciados.
1ª lei de Newton
2ª lei de Newton
3ª lei de Newton
() Determina que a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração do corpo.
() Enuncia que a toda ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.
() Indica que um corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante passe a atuar sobre ele.
4) Analise as afirmações a respeito da inércia e marque a alternativa falsa:
a) A massa é a medida quantitativa da inércia.
b) Na falta de atrito, um corpo em movimento permanecerá em movimento perpetuamente.
c) A situação de movimento retilíneo uniforme é denominada de equilíbrio dinâmico.
d) A tendência de um corpo em movimento uniforme e com aceleração constante é manter-se em movimento perpetuamente.
e) O princípio da inércia é enunciado para corpos que estejam em repouso ou em velocidade constante.
5) Marque a alternativa correta a respeito da Terceira lei de Newton.
a) A força normal é a reação da força peso.
b) Ação e reação são pares de forças com sentidos iguais e direções opostas.
c) A força de ação é sempre maior que a reação.
d) Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e sentido.
e) Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade, mas sentido oposto.
GABARITO
1) Letra C.
Verdadeira: A aceleração é nula porque não há variação na marcação da velocidade feita pelo velocímetro. Se não há variação de velocidade, não há aceleração.
Verdadeira: A força é resultado do produto da massa pela aceleração. Se a aceleração é nula, a resultante das forças que atuam sobre o veículo também é nula.
Falsa: Não há vetor força resultante, uma vez que a força é nula.
2) Letra B.
A força peso é definida como o produto da massa pela gravidade. Sendo assim, podemos escrever que o peso do objeto na lua é:
P = m. gL
48 = m . 1,6
m = 30 kg
A massa independe da gravidade, assim, a massa do objeto na Terra também é de 30 kg. O peso do objeto na Terra é, portanto:
P = m . gT
P = 30 . 10
P = 300 N
3) Resposta: (2); (3) e (1).
Lei da inércia (1ª lei de Newton): indica que um corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante passe a atuar sobre ele.
Lei fundamental da dinâmica (2ª lei de Newton): determina que a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração do corpo.
Lei da ação e reação (3ª lei de Newton): enuncia que a toda ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.
4) Gabarito: Letra D
A tendência de um corpo em movimento uniforme é manter seu movimento perpetuamente. O que torna a alternativa errada é o fato de dizer que o movimento uniforme possui aceleração constante.
5) Letra E.
a) Incorreta: Força normal e força peso não são par de ação e reação;
b) Incorreta: Ação e reação são pares de forças com sentidos opostos e direções iguais;
c) Incorreta: Ação e reação possuem mesma intensidade;
d) Incorreta: Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e sentido oposto;
