Leis de Newton

 

O FRUTO DE UMA DESCOBERTA

Maçã pode ter inspirado Isaac Newton a desenvolver teoria da gravidade

Depois do almoço um rapaz resolve tirar um cochilo encostado em uma árvore e… tchum! Cai uma maçã na sua cabeça. Ele poderia ter tido várias reações diferentes: reclamar, chorar, querer entender o que aconteceu ou comer a maçã. Quando isso aconteceu com Isaac Newton, o inglês, sempre muito curioso, fez de tudo para descobrir o que houve. E foi assim que surgiu a sua teoria da gravitação universal…

Na verdade, não se sabe se essa história realmente aconteceu ou se é apenas uma lenda. O fato é que ela permite explicar a teoria de Newton. Tente responder: por que os objetos caem no chão quando soltos no ar? Por que não caímos da Terra enquanto ela gira em torno do Sol? Ao tentar responder perguntas como essas, Newton concluiu que existe algo que atrai os corpos para baixo, como no caso da maçã: a força de gravidade. Ela também é uma força invisível, que atua em todos os objetos e pessoas.

(reprodução: Philip Reeve – Isaac Newton e sua maçã)

Embora a gravitas — nos tempos de Newton, a força da gravidade recebia esse nome — fosse conhecida desde a antigüidade, Newton foi a primeira pessoa a compreendê-la corretamente: ela é intensa o bastante para nos manter “presos” em nosso planeta enquanto ele se move pelo espaço sideral. Se a força de gravidade na Terra fosse menor, as pessoas e os objetos poderiam flutuar, como acontece nas naves espaciais.

A gravidade está relacionada com a massa e com o raio de um dado planeta (veja o que é raio na figura ao lado), se o imaginarmos como uma bola esférica. A massa da Terra, por exemplo, é cerca de oitenta vezes maior que a da Lua, e o raio da Terra é pouco menos de 4 vezes maior que o da Lua. Por isso os astronautas na Lua podem dar pulos bem longos sem grande esforço.

Isaac Newton descobriu que a mesma força, a chamada força gravitacional, poderia explicar tanto a queda da maçã de uma árvore como a atração que o Sol exerce sobre os planetas e vice-versa e a atração entre satélites e planetas, que mantém um girando em torno do outro. O astrônomo alemão Johannes Kepler havia descoberto antes que os planetas se movem em torno do Sol formando uma elipse (basta você inclinar um copo d’água para ver que a superfície da água em contato com o copo forma uma elipse). Usando a sua segunda lei, Newton descobriu uma força que fazia com que as órbitas dos planetas em torno do Sol fossem as elipses de Kepler. Essa força, segundo Newton, dependia da massa do planeta e de sua distância ao Sol. Newton sempre reconheceu a importância do trabalho de seus antecessores, dizendo que se pôde ver mais longe é porque havia “se apoiado nos ombros de gigantes”.

Você deve estar imaginando que há algo errado! E a terceira lei de Newton? Se a Terra atrai a maçã e a maçã atrai a Terra com igual força, o que acontece com a Terra? É muito simples! A maçã tem uma massa bem menor que a da Terra, daí o efeito da gravidade ser maior sobre ela do que sobre o nosso planeta. É a mesma história do carro e do caminhão. Que sorte Newton ter pensado em solucionar o enigma da maçã em vez de ter reclamado ou simplesmente comido o fruto, não acha?

Fonte: ich.unito.com.br

Leis de Newton

Passaremos à parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos e a causas que os originam, chamada Dinâmica.

Há três princípios fundamentais, conhecidos como Leis de Newton, que enunciaremos a seguir:

Princípio da Inércia (1ª Lei de Newton)

Todo corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou de movimento

Princípio Fundamental da Dinâmica (2ª Lei de Newton)

A força resultante que age em um ponto material é igual ao produto da massa desse corpo pela sua aceleração

e considerando FR como sendo o somatório de todas as forças que agem no corpo, poderá ser escrita na forma

Princípio da Ação e Reação (3ª Lei de Newton)

Quando um corpo A exerce uma força FAB no corpo B, este exerce imediatamente uma força FBA em A de mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário

Forças em Plano Horizontal Liso (uma massa)

Considere um corpo A de massa m sendo puxado por uma força horizontal F, imprimindo ao corpo uma aceleração de acordo com a 2ª Lei de Newton. Como esta é uma equação vetorial podemos decompô-la segundo os eixos vertical e horizontal, fazendo o somatório de todas as forças que agem na direção x e o somatório de todas as forças que agem na direção y da seguinte maneira:

Componente da força resultante na direção x (Fx)

Sendo F uma força horizontal de módulo F, não apresenta componente vertical de modo que Fx = F e escreve-se então Fx = max. Como o movimento se processa apenas numa direção (eixo dos x), o módulo da aceleração na direção do movimento ax será apenas conhecido por a.

Componente da força resultante na direção y (Fy)

As forças que atuam na vertical são o peso do corpo A dado por P = mg (força de atração da Terra sobre o corpo) e também a força normal N (reação do plano que suporta o corpo). Como o movimento não ocorre na direção y, a aceleração é nula, da mesma forma, também é nula a componente de F na direção vertical.

A partir das considerações acima, as equações para o somatório das forças resultantes segundo cada eixo são:

de 1, obtém-se a aceleração do corpo

e a partir de 2, a força normal tem intensidade igual ao peso

Como seriam as equações para a aceleração e para a força normal quando uma força externa for aplicada formando uma ângulo com a horizontal? A força F tem componentes segundo os eixos x e y, imprimindo uma aceleração horizontal a e como o bloco está em contato com o plano não há movimento vertical, portanto, a componente da aceleração na direção y, ay será nula. De acordo com

de 3, obtém-se a aceleração do corpo

e a partir de 4, a força normal

Fonte: www.fisica.ufpb.br

Leis de Newton

1ª Lei de Newton

Introdução

Durante séculos, o estudo do movimento e suas causas tornou-se o tema central da filosofia natural. Entretanto, somente na época de Galileu e Newton foi realizado extraordinário progresso na solução do mesmo.

O inglês Isaac Newton (1642-1727), nascido no natal do ano da morte de Galileu, foi o principal arquiteto da Mecânica clássica. Ele conseguiu sintetizar as idéias de Galileu e de outros que o precederam, reunindo-as em três leis, publicadas pela primeira vez em 1686, no livro Principia Mathematica Philosophiae Naturalis.

Para que possamos entender a essência de tais leis, necessitamos antes apresentar algumas idéias de Galileu sobre o movimento.

1. Conceito de Inércia

Antes de Galileu, a maioria dos pensadores acreditava que um corpo em movimento encontraria-se num estado forçado, enquanto que o repouso seria o seu estado natural.

A experiência diária parece confirmar essa afirmativa. Quando depositamos um livro sobre uma mesa é fácil constatar seu estado natural de repouso. Se colocarmos o livro em movimento, dando-lhe apenas um rápido empurrão, notamos que ele não irá se mover indefinidamente: o livro deslizará sobre a mesa até parar. Ou seja, é fácil observar que cessada a força de empurrão da mão, o livro retorna ao seu estado natural de repouso. Logo, para que o livro mantenha-se em movimento retilíneo uniforme é necessária a ação contínua de uma força de empurrão.

Galileu, entretanto, foi contra essa idéia de movimento ser um estado necessariamente forçado, argumentando que o livro só interrompeu seu deslizamento (vindo a parar) em razão da existência de atrito com a mesa. Isto é, se lançássemos o livro sobre uma mesa menos áspera, haveria menos resistência ao seu deslizamento. Se o seu lançamento ocorresse sobre uma mesa perfeitamente polida, livre de atritos, o livro manter-se-ia em movimento retilíneo uniforme indefinidamente, sem a necessidade de estar sendo continuamente empurrado.

Em virtude disso, Galileu conclui ser uma tendência natural dos corpos a manutenção de seu estado de repouso ou de seu estado de movimento retilíneo uniforme, promovendo aos corpos uma propriedade denominada inércia.

Assim, todo corpo em repouso tende a permanecer em repouso e todo corpo em movimento tende a permanecer em movimento retilíneo uniforme.

Galileu Galilei

Isaac Newton

No cotidiano, notamos essas tendências ao observarmos uma pessoa de pé no interior de um ônibus. Quando o ônibus arranca, o passageiro por inércia tende a permanecer em repouso em relação ao solo terrestre. Como o ônibus vai para frente, a pessoa que não estava se segurando cai para trás no ônibus.

Agora, se o ônibus estivesse em movimento e de repente freasse, a pessoa cairia para frente. Graças à inércia, o passageiro exibe, nesse caso, sua vontade de continuar em movimento em relação ao solo terrestre: o ônibus pára, o passageiro não.

Logo, o cinto de segurança nos automóveis tem a função de proteger o passageiro da inércia de seu movimento, no caso de uma freada brusca ou colisão.

2. Princípio da Inércia ou Primeira Lei de Newton

Sintetizando a idéia de inércia de Galileu, Newton enunciou sua primeira lei nestas palavras:

(Tradução do Principia)

Notamos, no enunciado acima, a clara intensão de se definir força como o agente que altera a velocidade do corpo, vencendo assim a inércia (tendência natural de manter velocidade). Podemos concluir, então, que um corpo livre de ação de forças, ou com resultante de forças nula, conservará (por inércia) sua velocidade constante.

Ou seja:

Em resumo, podemos esquematizar o princípio da inércia assim:

3. Referencial Inercial

Sistema de referência inercial é aquele relativo ao qual um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, quando nenhuma força (ou resultante) atua sobre ele. Isto é, um referencial inercial é aquele em que a primeira lei de Newton descreve corretamente o movimento de um corpo em equilíbrio.

Normalmente, adota-se como sistema de referência inercial todo sistema de referência em repouso ou em translação retilínea e uniforme em relação às estrelas fixas, que são estrelas que aparentam manter fixas suas posições no céu após muitos séculos de observações astronômicas.

Para a grande parte dos problemas de Dinâmica, envolvendo movimentos de curta duração na superfície terrestre, podemos considerar um sistema de referência fixo na superfície da Terra como inercial. Muito embora, a Terra não seja um perfeito referencial inercial por causa da sua rotação e translação curvilínea.

Quando um ônibus arranca, freia ou executa uma curva, ele possui aceleração em relação ao solo. Nessas situações, os passageiros não podem justificar seus comportamentos pela Dinâmica newtoniana, quando tomam o ônibus como referencial. Em tais casos, cada passageiro deve ter seu movimento analisado em relação ao solo terrestre (referencial inercial).

Princípio da Inércia

Referencial Inercial

Referencial que torna válido o princípio da inércia: sistema de referência não acelerado (em relação às estrelas fixas).

Fonte: www.fisica-potierj.pro.br

Leis de Newton

Isaac Newton – 1642 – 1727

Primeira Lei

“Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme a menos que alguma força seja aplicada sobre ele.”

Pergunta: os carregamentos não exercem uma força sobre a estrutura? Resposta: Sim
Pergunta: a estrutura deixa de estar em repouso? Resposta: Não
Pergunta: o que acontece?

Segunda Lei

“A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa.”

a = F / m F = m . a

Terceira Lei

“A toda ação, corresponde uma reação igual e contrária.”

Resposta à última pergunta da Primeira Lei: do ponto de vista estrutural, a toda ação (carregamentos, na maioria para baixo), corresponde uma reação igual e contrária (para cima). Logo: a resultante é nula e consequentemente a estrutura está em repouso.

Exemplo:

Fonte: www.lami.pucpr.br

Leis de Newton

Newton estudou e desenvolveu as ideias de Galileu sobre o movimento, e estabeleceu três leis que hoje têm o seu nome. Estas leis físicas são um conjunto de definições e afirmações que de momento se revelam corretas acerca do modo como ocorrem os fenómenos, sabendo que uma lei não tem carácter eterno.

1ª lei de Newton ou lei da inércia

“Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças que atuam sobre esse corpo for nula”

Desta lei resultam duas consequências

1ª – O conceito de força como entidade responsável pela alteração do estado cinético dos corpos.

2ª – O conceito de inércia como propriedade intrínseca de todos os corpos.

2ª lei de Newton ou lei Fundamental da Dinâmica

“A taxa temporal da variação do momento linear de uma partícula é igual à força que atua na partícula”

Posteriormente, Newton derivou desta expressão a forma simplificada da mesma lei,

“A aceleração adquirida é diretamente proporcional à intensidade da resultante das forças que atuam sobre o corpo, tem a direção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa”

Fonte: www.esec-m-teixeira-gomes.rcts.pt

Leis de Newton

Princípio da Inércia ou Primeira Lei de Newton

“Todo corpo permanece em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja obrigado a mudar seu estado por forças impressas nele”.

Esse princípio indica que a velocidade vetorial de um ponto material, não varia. Se o ponto estiver em repouso permanece em repouso e, se estiver em movimento, permanece com velocidade constante realizando movimento retilíneo e uniforme. Na prática não é possível obter um ponto material livre da ação de forças. No entanto, se o ponto material estiver sujeito a nenhuma força que atue sobre ele, ele estará em repouso ou descreverá movimento retilíneo e uniforme. A existência de forças, não equilibradas, produz variação da velocidade do ponto material.

A tendência que um corpo possui de permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, quando livre da ação de forças ou sujeito a forças cuja resultante é nula, é interpretada como uma propriedade que os corpos possuem denominada Inércia.

Quando maior a massa de um corpo maior a sua inércia, isto é, maior é sua tendência de permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.Portanto, a massa é a constante característica do corpo que mede a sua inércia.

Um corpo em repouso tende, por sua inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por sua inércia, a manter constante sua velocidade.

Exemplo

Um foguete no espaço pode se movimentar sem o auxilio dos propulsores apenas por Inércia.
Quando os propulsores do foguete são desligados ele continua seu movimento em linha reta e com velocidade constante.

A Força ou a Segunda Lei de Newton

“A mudança do movimento é proporcional à força motriz
impressa e se faz segundo a linha reta pela qual se imprime essa força.”

Força , em física, qualquer ação ou influência que modifica o estado de repouso ou de movimento de um corpo. A força é um vetor, o que significa que tem módulo, direção e sentido. Quando várias forças atuam sobre um corpo, elas se somam vetorialmente, para dar lugar a uma força total ou resultante. No Sistema Internacional de unidades, a força é medida em newtons.
Um newton (N) é a força que proporciona a um objeto de 100g de massa uma aceleração de 1m/s²

Exemplo

Os carros podem aumentar e diminuir suas velocidades graças ação de forças aplicadas pelo motor e pelo freio respectivamente.

Princípio da Ação e Reação ou Terceira Lei de Newton

“A uma ação sempre se opõe uma reação igual, ou seja, as ações de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e se dirigem a partes contrárias”.

Sempre que dois corpos quaisquer A e B interagem, as forças exercidas são mútuas.

Tanto A exerce força em B, como B exerce força em A. A interação entre corpos é regida pelo principio da ação e reação, proposto por Newton, como veremos a seguir:

Toda vez que um corpo A exerce uma força Fa em um corpo B, este também exerce em A uma força Fb tal que estas forças:

Têm mesma intensidade
Têm mesma direção
Têm sentidos opostos
Têm a mesma natureza

As chamadas forças de ação e reação não se equilibram, pois estão aplicadas em corpos diferentes.

Exemplo

Para se deslocar, o nadador empurra a água para trás, e, esta por sua vez, o empurra para frente. Note que as forças do par ação e reação tem as características apresentadas anteriormente

Fonte: www.crazymania.com.br

Leis de Newton

Em 1642, alguns meses após a morte de Galileu Galilei, nascia Isaac Newton.

Aos 23 anos de idade, Newton havia desenvolvido suas famosas leis do movimento, derrubando de vez as idéias de Aristóteles que dominaram as grandes mentes por 2000 anos.

A primeira lei é o estabelecimento do conceito de inércia, proposto antes por Galileu. A segunda lei relaciona a aceleração à sua causa, a força. A terceira lei é a bem conhecida ‘Lei da Ação e Reação’. Essas três leis apareceram em um dos mais importantes livros: o PRINCIPIA de Newton.

A 1ª Lei de Newton

Até o início do século XVII, pensava-se que para se manter um corpo em movimento era necessária uma força atuando sobre ele.

Essa idéia foi totalmente revirada por Galileu, que afirmou: “Na ausência de uma força, um objeto continuará se movendo em linha reta e com velocidade constante”.

Galileu chamou de Inércia a tendência que os corpos apresentam de resistir à uma mudança em seu movimento.

Alguns anos mais tarde, Newton refinou a idéia de Galileu e a tornou sua primeira lei, também conhecida como Lei da Inércia:

“Todo corpo continua em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, a menos que uma força atue sobre ele”.

Assim, se ele está em repouso continuará em repouso; se estiver em movimento, continuará se movendo em linha reta e com velocidade constante.

Veja alguns exemplos:

Quando a força acelera o cartão, a moeda cai no copo. Quando o cavalo freia subitamente, a pessoa é arremessada. 

Veja o exemplo da pessoa cavalgando. Quando o cavalo pára subitamente, a pessoa que estava em movimento tende a continuar seu movimento, sendo lançada para frente. Este exemplo também ilustra a importância do uso do cinto de segurança em um automóvel. Seu corpo está solto dentro do automóvel, assim qualquer movimento brusco, como em uma batida, onde o automóvel irá parar subitamente, seu corpo será lançado, tendendo a continuar o movimento que possuía antes. O cinto é a maneira de prender seu corpo ao banco do carro.

Já no exemplo da esquerda, você coloca um pedaço de cartolina sobre um copo, e sobre a cartolina uma pequena moeda. Quando você dá um forte ‘peteleco’ na cartolina, pode ver que a moeda cai dentro do copo. Com o que foi aprendido, pode dizer por quê isso acontece?

2ª Lei de Newton

A primeira lei explica o que acontece com um corpo quando a resultante (soma vetorial) de todas as forças externas que atuam sobre ele é zero: o corpo pode tanto permanecer em repouso quanto continuar movendo-se em linha reta com velocidade constante. A segunda lei explica o que acontece com um corpo quando aquela resultante não é zero.

Imagine que você está empurrando um caixa sobre uma superfície lisa (pode-se desprezar a influência de qualquer atrito). Quando você exerce uma certa força horizontal F, a caixa adquire uma aceleração a. Se você aplicar uma força 2 vezes maior, a aceleração da caixa também será 2 vezes maior e assim por diante. Ou seja,a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante que atua sobre ele.

Entretanto, a aceleração de um corpo também depende da sua massa. Imagine, como no exemplo anterior, que você aplica a mesma força F em um corpo com massa 2 vezes maior. A aceleração produzida será, então, a/2. Se a massa for triplicada, a mesma força aplicada irá produzir uma aceleração a/3. E assim por diante.

De acordo com esta observação, conclui-se que:

A aceleração de um objeto é inversamente proporcional à sua massa.

Essas observações formam a 2a Lei de Newton:

Veja as ilustrações abaixo:

1. A força da mão acelera a caixa
2. Duas vezes a força produz uma aceleração duas vezes maior
3. Duas vezes a força sobre uma massa duas vezes maior, produz a mesma aceleração original

1. A força da mão acelera a caixa
2. A mesma força sobre uma massa duas vezes maior, causa metade da aceleração
3. Sobre uma massa três vezes maior, causa um terço da aceleração original

Essa lei pode ser expressa matematicamente como:

Quando a massa é dada em Kg e a aceleração, em m/s2, a unidade de força será kg.m/s2, chamada de Newton (N).

A 3ª Lei de Newton

A terceira lei estabelece que, quando dois corpos interagem, a força que o corpo 1 exerce sobre o corpo 2 é igual e oposta à força que o corpo 2 exerce sobre o corpo 1:

Repare que a expressão acima é vetorial. Ou seja o vetor F12 é igual a menos o vetor F21.

Esta lei é equivalente a dizer que as forças semrpe ocorrem em pares, ou que uma única força isolada não pode existir. Neste par de forças, uma é chamada de ação, e a outra, de reação.

A forças de ação e reação são iguais em intensidade (módulo) e direção, mas possuem sentidos opostos. E sempre atuam em corpos diferentes, assim nunca se anulam.

Como exemplo, imagine um corpo em queda livre. O peso (P = m × g) deste corpo é a força exercida pela Terra sobre ele. A reação à esta força é a força que o corpo exerce sobre a Terra, P’ = – P. A força de reação, P’, deve acelerar a Terra em direção ao corpo, assim como a força de ação, P, acelera o corpo em direção à Terra. Entretanto, como a Terra possui uma massa muito superior à do corpo, sua aceleração é muito inferior àquela do corpo (veja a 2a Lei).

Fonte: www.pucsp.br

Leis de Newton

Lei de Newton da Gravitação Universal

“Dois corpos atraem um ao outro com forças iguais e opostas. A magnitude desta força é proporcional ao produto das duas massas dos corpos e é também proporcional ao inverso do quadrado da distância entre os centros de massa dos dois corpos”

Leis de Newton do Movimento

Primeira Lei de Newton do movimento

“Um corpo continua no seu estado de repouso (velocidade zero)ou de movimento retilíneo uniforme (velocidade constante) a menos que seja obrigado a mudá-lo pela ação de uma força externa.”

Vemos, portanto, que esta lei se aplica apenas a corpos com velocidade constante, que pode até mesmo ser zero. Ela não é válida para corpos que estão sofrendo alguma forma de aceleração. Se não existissem as forças de atrito um corpo em movimento com velocidade constante permaneceria para sempre neste estado. A força externa aplicada é que irá alterar o seu estado de movimento.

Segunda Lei de Newton do Movimento

“Se uma força de desequilibrio age sobre um corpo, a aceleração produzida por ela é proporcional à força aplicada. A constante de proporcionalidade é a massa inercial do corpo.”

Terceira Lei de Newton do Movimento

“Em um sistema onde não estão presentes forças externas, toda força de ação é sempre oposta por uma reação igual e oposta.”

Fonte: www.on.br

Leis de Newton

A dinâmica, ou o estudo da causa dos movimentos

No estudo do movimento, a cinemática, propõe-se descrevê-lo sem se preocupar com as suas causas. Quando nos preocupamos com as causas do movimento, estamos entrando em uma área da mecânica conhecida como dinâmica.

Da dinâmica, temos três leis em que todo o estudo do movimento pode ser resumido, essas leis são conhecidas como as leis de Newton e são as seguintes:

Primeira lei de Newton

A lei da inércia.

Segunda lei de Newton

O princípio fundamental da dinâmica

Terceira lei de Newton

A lei da ação e reação.

Cada lei está fundamentada para uma determinada situação. Por exemplo, a Primeira lei de Newton descreve o que ocorre com os corpos que estão em equilíbrio, a Segunda lei explica o que ocorre quando não há o equilíbrio e a Terceira lei mostra como é o comportamento das forças quando temos dois corpos interagindo entre si.

Para o entendimento dessas leis, primeiramente, é necessário conhecer alguns conceitos físicos muito importantes, como força e equilíbrio.

O conceito de força

Quando se estuda física por gosto ou porque você precisa tirar nota no colégio, é de fundamental importância perceber que muito do que lhe ensinam está ocorrendo a sua volta. Observe a sua situação nesse exato momento, provavelmente você está sentado em uma cadeira lendo esse texto. Sem que perceba você está constantemente interagindo com outros objetos que estão a sua volta, como a cadeira, e por isso pode se dizer que você está exercendo e recebendo forças, pois força é fruto da interação entre os corpos.

Essa interação pode ocorrer com o contato entre os corpos, como ocorre com a força de atrito, quando isso acontece temos uma força conhecida como força de contato. Também podem ocorrer interações à distância, como a força de gravidade, e essas forças são conhecidas como forças de campo.

Equilíbrio

Voltando a sua atual situação, ou seja, sentado em uma cadeira lendo esse texto. Nesse momento existem forças agindo sobre você: elas vem da cadeira, do chão e de algum outro objeto em que esteja encostado. Observe que mesmo com a existência delas, você continua parado e isso ocorre porque elas estão se cancelando, então podemos dizer que você se encontra em equilíbrio.

O repouso não é a única situação de equilíbrio possível, existe outra de não tão fácil aceitação. Imagine você de pé em um ônibus em movimento, nessa situação existem três casos que podem ocasionar uma queda sua. Quando o ônibus acelera, quando ele freia e quando ele faz uma curva, mas existe um caso que mesmo ele estando em movimento não haverá perigo nenhum de você cair.

Isso acontece quando o ônibus executa um movimento retilíneo e uniforme, em outras palavras, quando ele se movimenta em linha reta e com velocidade constante. Nesse caso mesmo com o ônibus em movimento, podemos dizer que ele está em equilíbrio.

Os dois casos exemplificados anteriormente ilustram situações de corpos em equilíbrio. O primeiro mostra o equilíbrio dos corpos em repouso que é conhecido como equilíbrio estático, o segundo mostra o equilíbrio dos corpos em movimento que é conhecido como equilíbrio dinâmico, mas nos dois casos temos algo em comum que define a situação de equilíbrio, e esse algo em comum é o fato de que todas as forças que estão atuando estarem se anulando, então:

O equilíbrio ocorre em toda a situação em que as forças atuantes em determinado corpo se cancelam.

A Primeira lei de Newton – a lei da inércia.

Na natureza todos os corpos apresentam certa resistência a alterações no seu estado de equilíbrio, seja ele estático ou dinâmico. Imagine duas bolas no chão, uma de vôlei e uma de boliche, e elas serão chutadas. É claro que a bola de vôlei será chutada sem o menor receio, mas com a de boliche será necessário um maior cuidado, pois ela apresenta uma maior resistência para sair do lugar, ou seja, maior tendência em se manter em equilíbrio, ou ainda, apresenta uma maior inércia.

Define-se inércia como uma resistência natural dos corpos a alterações no estado de equilíbrio.

A Primeira lei de Newton trata dos casos dos corpos em equilíbrio e pode ser enunciada da seguinte forma:

Quando as forças atuantes em um corpo se anulam, ele pode permanecer por inércia em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.

Existe um grande número de exemplos que comprovam a validade dessa lei. Observe algum objeto em repouso a sua volta. Esse objeto está em equilíbrio estático e por isso ele tende a essa situação indefinidamente.

No caso dos corpos em movimento, podemos considerar como exemplo a obrigatoriedade dos cintos de segurança nos automóveis. Imagine você em um carro em movimento que, por algum motivo, freia bruscamente. Você, sem que nada possa fazer para impedir, é lançado para frente. Para entender porque isso acontece, primeiro temos que observar que a lei da inércia nos ensina que o corpo em movimento tende ao movimento retilíneo e uniforme.

Quando o carro está em movimento, você está em movimento junto com ele e quando ele freia você tende a continuar em movimento. Por isso, é necessário o uso do cinto de segurança para evitar uma batida, algumas vezes violenta, contra o para brisa do carro.

Força Resultante

No nosso cotidiano, é praticamente impossível encontrarmos um corpo em que não existam forças atuando sobre ele. Só o fato de vivermos na Terra já nos obriga a estarmos submetidos à força da gravidade. A verdade é que no nosso dia-a-dia, os corpos que nos rodeiam, assim como nós mesmos, estamos submetidos a varias forças.

Essas forças inúmeras vezes se cancelam, como se disse no caso do equilíbrio, assim como muitas vezes elas não se anulam e, quando isso ocorre, o resultado dessas forças é definido como força resultante.

A determinação de uma força resultante não é algo simples, pois quando tratamos de força é preciso lembrar que ela é uma grandeza vetorial, ou seja, para definir uma força é preciso de uma intensidade, uma direção e um sentido. O fato de a força ser uma grandeza vetorial não nos permite determinar a força resultante com a álgebra que estamos acostumados a usar no nosso dia-a-dia. Ao contrário, é preciso o conhecimento de um processo matemático chamado de soma vetorial.

A seguir, estão ilustrados os casos mais conhecidos para a determinação da força resultante de duas forças aplicadas em um corpo.

Caso 1 – Forças com mesma direção e sentido.

Caso 2 – Forças perpendiculares.

Caso 3 – Forças com mesma direção e sentidos opostos.

Caso 4 – Caso Geral – Lei dos Co-senos

A Segunda lei de Newton

Quando temos diversas forças atuando em um corpo e elas não se anulam, é porque existe uma força resultante. A pergunta é como se comporta um corpo que está sob a ação de uma força resultante. A resposta foi dada por Newton na sua segunda lei do movimento. Ele nos ensinou que, nessas situações, o corpo irá sofrer uma aceleração, ou seja, força resultante e aceleração são duas grandezas físicas intimamente ligadas.

A Segunda lei de Newton também nos mostra como força e aceleração se relacionam, ela assinala que essas duas grandezas são diretamente proporcionais. Isso quer dizer que se aumentarmos a força de uma certa quantidade, a aceleração irá aumentar na mesma proporção. A relação de proporção entre força e aceleração é mostrada a seguir.

Onde é o símbolo de proporção. A equação acima não tem muita utilidade prática, pois para nós o interessante é que tivéssemos um sinal de igualdade e não um sinal de proporção. Para que possamos trocar a proporção por uma igualdade precisamos inserir na equação acima uma constante de proporcionalidade, e essa constante é a massa do corpo onde é aplicada a força resultante. Por isso a Segunda lei de Newton é matematicamente representada pela sua famosa fórmula:

A Segunda lei de Newton também nos ensina que força resultante e aceleração serão vetores sempre com a mesma direção e sentido.

Unidades de força e massa no Sistema Internacional.
Força – newton (N).
Massa – quilograma (kg).

A terceira Lei de Newton

A terceira lei de Newton nos mostra como é a troca de forças quando dois corpos interagem entre si, seja qual for essa interação que pode ser por contato ou por campo. Ela nos ensina que se um corpo faz uma força em outro, imediatamente ele receberá desse outro corpo uma força de igual intensidade, igual direção e sentido oposto à força aplicada como é mostrado na figura a seguir.

Paulo Augusto Bisquolo

Fonte: geocities.com

Leis de Newton

Como já vimos no texto sobre Isaac Newton, as leis de Newton mudaram a maneira de como o homem encara o universo. Agora vamos entender melhor quais são as três leis de Newton.

Newton conseguiu elaborar uma teoria unificada para a Física e esta teoria é descrita em três leis, conhecidas como as leis de Newton.

Primeira lei de Newton ou Princípio da Inércia.

Enunciado:

Na ausência de forças externas, um objeto em repouso permanece em repouso, e um objeto em movimento permanece em movimento.

Este princípio foi estudado por Galileu e, antes destes estudos prevalecia o pensamento de Aristóteles que associava a idéia de força à de movimento. Segundo Aristóteles não existia movimento sem a presença de força.

Para Galileu e Newton a velocidade de um ponto material não sofre variação se este estiver livre de ação de forças. Esta propriedade que os corpos possuem de permanecerem em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme quando livres da ação de forças é chamada de inércia. Quanto maior a massa do corpo maior será sua inércia e, assim, temos uma definição para massa que seria uma constante característica do corpo que mede sua inércia.

Um bom exemplo para entender a inércia foi ilustrado pelo amigo Tainan Rocha. Quando estamos no ônibus, ou no metrô, e este freia bruscamente, nossos corpos continuam em movimento e temos que nos segurar para não cairmos.

Da primeira lei de Newton temos também uma definição para força: agente físico capaz de produzir aceleração. Isto é, capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento dos corpos.

Segunda lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica.

Enunciado:

A segunda Lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica diz que, a força aplicada a um objeto é igual à massa do objeto multiplicado por sua aceleração.

A 2º lei de Newton também foi estudada por Galileu e pode ser escrita matematicamente da seguinte forma:

F=m.a

Onde:

• F é a força aplicada;
• m é a massa do corpo;
• a é a aceleração do corpo;

A segunda lei é a mais importante da Mecânica e podemos utilizá-la para analisar movimentos de objetos próximos a Terra e também de corpos celestes.

Princípio da ação e reação ou terceira lei de Newton.

Enunciado:

Se um objeto exerce uma força sobre outro objeto, este outro exerce uma força de mesma intensidade, de mesma direção e em sentido oposto.

Newton propôs que toda força de ação estava associada a uma força de reação, assim, numa interação entre dois corpos teremos um par de forças. É importante lembrar que as forças de ação e reação estão aplicadas em corpos distintos e, portanto, nunca se equilibram.

As leis de movimento de Newton explicam o movimento de carros, aviões ou quaisquer outros objetos no espaço. Com estas três leis chega-se a Lei da Gravitação Universal mais uma ferramenta para descrever como os planetas giram em torno do sol, os movimentos das marés e muito mais que veremos nos próximos textos.

Fonte: www.efeitojoule.com

Leis de Newton

Isaac Newton (1642-1727) nasceu em Woolsthorpe(Inglaterra). Foi educado na Universidade de Cambridge e considerado aluno excelente e aplicado. Newton fez descobertas importantes em Matemática, Óptica e Mecânica. Em sua obra “Princípios Matemáticos de Filoso?a Natural”, enunciou as três leis fundamentais do movimento, conhecidas hoje como leis de Newton.

Primeira lei de Newton (Princípio da inércia)

Um ponto material isolado está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Isso significa que um ponto material isolado possui velocidade vetorial constante.

Inércia é a propriedade da matéria de resistir a qualquer variação em sua velocidade.

Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso.

Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em MRU.

Exemplos

Quando o ônibus freia, os passageiros tendem, por inércia, a prosseguir com a velocidade que tinham, em relação ao solo. Assim, são atirados para frente em relação ao ônibus.

Quando o cão entra em movimento, o menino em repouso em relação ao solo, tende a permanecer em repouso. Note que em relação ao carrinho o menino é atirado para trás.

Por inércia, o cavaleiro tende a prosseguir com sua velocidade.

Terceira lei de Newton (Princípio da ação-e-reação)

Toda vez que um corpo A exerce num corpo B uma força , este também exerce em A outra força tal que essas forças:

a) têm a mesma intensidade;
b) têm a mesma direção;
c) têm sentidos opostos;
d) têm mesma natureza, sendo ambas de campo ou ambas de contato.

Exemplo

Fonte: www.moderna.com