Curiosidades

Leis de Newton: Fundamentos e Explicações Práticas

As Leis de Newton estão presentes em boa parte de nossas vidas, mesmo que não nos demos conta disso, pois elas estão relacionadas ao estudo da dinâmica, área da física que estuda os movimentos dos corpos, associando estes movimentos com suas devidas causas.

Por este motivo, é muito difícil encontrar alguém que nunca tenha ouvido falar das Leis de Newton, seja no ensino médio, em cursos preparatórios ou até mesmo no nosso dia a dia.

O fato é que as leis propostas por Newton estão presentes em ações simples como empurrar ou puxar um objeto, e também em situações mais complexas, como no cálculo de ondas sonoras.

Mas mesmo estando presente em diversas situações do nosso dia a dia, nem sempre é uma tarefa assim tão simples compreender as Leis de Newton e seus fundamentos, pois afinal de contas, quais são as Leis de Newton e os conceitos que a envolvem?

Pois bem, vamos então ao conhecimento das leis propostas por Newton, entendendo os movimentos dos corpos e suas causas.

O estudo da força

O primeiro passo para compreender as Leis de Newton está no estudo das forças em geral. Newton e Galileu foram os pioneiros na observação que a razão das alterações no estado de movimentos dos corpos estava diretamente ligada com a ação da força aplicada sobre estes.

Corriqueiramente relacionamos a força ao esforço muscular, mas do ponto de vista da ciência, a força pode ser basicamente definida como sendo um agente físico que ocasiona uma alteração do estado de movimento, e também de repouso, de um determinado corpo.

Assim, Newton pode perceber que as forças atuam em pares, estabelecendo ainda uma ligação entre força e aceleração, que são duas das características básicas das leis propostas por ele.

A primeira delas é a de que as forças atuam em pares, explicada na 3ª Lei de Newton, que demonstra que toda ação equivale a uma reação de intensidade igual.

Já a segunda característica está na causa da força, abordada na 1ª e 2ª Lei de Newton, que explica que uma força resultante ocasiona uma aceleração.

Dessa maneira, podemos perceber que a força está presente na tração do solo sobre as rodas de um veículo, em um simples empurrão ou no ato de puxar um objeto, e até mesmo nas tensões das cordas, e claro, na força da gravidade exercida pela Terra sobre nós.

São essas forças que demonstram porque pessoas e objetos presentes no nosso cotidiano alteram seus movimentos.

Outra consideração importante sobre a força é que além de modificar o estado de movimento de um determinado corpo, ela também é capaz deformar um corpo.

Vejamos o exemplo, quando você comprime uma bexiga com as mãos, a aplicação da força não ocasiona um movimento, mas provoca uma deformação na bexiga.

Força por contato

É importante ressaltar que uma força sempre é uma consequência da ação entre dois corpos.

Quando o contato físico é indispensável para que a haja a força, classificamos esta como uma força de contato.

Alguns exemplos de força de contato são:

  • Puxar um corpo;
  • Empurrar um corpo;
  • Atrito;
  • Resistência do ar;
  • Força do vento.

Força de ação à distância

A força de ação à distância ocorre quando ela pode ser manifestada sem que haja o contato entre as partes envolvidas.

São exemplos da força de ação à distância:

  • Força da gravidade;
  • Força elétrica;
  • Força magnética;
  • Força nuclear.

Leis de Newton

Assim, é possível notar que o leque de aplicação das Leis de Newton é amplamente diversificado, e por este motivo, o estudo das leis sobre o movimento é considerada a base para a compreensão de praticamente tudo na Física.

Mas Newton não se limitou apenas ao estudo dos movimentos, ele também desenvolveu a Lei da Gravidade Universal, que determina que todos os corpos do Universo se atraem de forma mútua, mas este é um assunto para um outro post.

Vamos então conhecer a 1ª Lei de Newton e seus fundamentos.

1ª Lei de Newton

A 1ª Lei de Newton está diretamente ligada ao princípio da inércia proposto por Galileu.

Assim, Newton definiu seu pensamento da seguinte maneira, na inexistência de forças, ou se a resultante delas for zero, um determinado corpo que estiver em repouso, por inércia, tende a continuar assim. Ainda nas mesmas condições, caso o corpo esteja em movimento, também por inércia, este corpo tende a se movimentar em linha reta com uma velocidade contínua.

Por conta de a resultante de forças ser igual a zero, nas duas situações, em repouso ou movimento, o corpo está em equilíbrio.

Desta forma, existem dois tipos de equilíbrio, sendo eles:

  • Equilíbrio estático: Caracterizado pelo repouso permanente;
  • Equilíbrio dinâmico: Caracterizado pelo movimento retilíneo uniforme.

Para compreender 1ª Lei de Newton, é importante saber que não há situações de ausência de forças no ambiente em que vivemos, por conta da gravidade.

A gravidade atua em todos os corpos existentes na Terra, sem nenhuma exceção, pois todo objeto está sujeito pelo menos, ao seu próprio peso.

Considerações importantes

Ainda na 1ª Lei de Newton, precisamos saber que a velocidade de um determinado corpo pode ser reduzida a zero por conta da ação de uma força contrária a este movimento.

Mas, logo em seguida, a mesma força que reduziu a velocidade do corpo a zero, pode fazê-lo entrar em movimento no sentido contrário.

Nessa situação, o repouso atingido pelo corpo é apenas momentâneo e não permanente.

Uma força líquida pode atuar o tempo todo, até mesmo no momento em que a velocidade é igual a zero.

Sendo assim, mesmo que a velocidade seja nula, não há equilíbrio nesse momento.

Um bom exemplo para demonstrar esta situação é o lançamento de um objeto no sentido vertical para cima.

Enquanto sobe, a velocidade do corpo é reduzida por conta do peso, que sempre será para baixo, que está contrário ao movimento.

Quando o objeto atingir sua altura máxima, naquele instante, a velocidade se anula.

Assim, como o peso continua atuando sobre o objeto, ele instantaneamente iniciará uma descida em movimento acelerado.

2ª Lei de Newton

A 2ª Lei de Newton é essencialmente representada pela relação de causa e efeito existente entre a força e a aceleração.

Depois de fazer uma sequência de experimentos utilizando diferentes tipos de corpos, Newton pode concluir que:

  • Uma força resultante provoca uma aceleração;
  • A aceleração, por sua vez, será proporcional a força resultante, sendo inversamente equivalente a massa do corpo;
  • O corpo sempre será acelerado no mesmo sentido da força resultante.

Para entender a 2ª Lei de Newton, conhecer o conceito de massa e inércia é fundamental.

Assim, basicamente a massa de um corpo equivale a quantidade de matéria que ele possui. Para completar o conceito do que é a massa, é preciso saber que ela também representa a dificuldade oferecida por um determinado corpo em conseguir uma aceleração.

Dessa maneira, um corpo que possui uma massa maior que outro, consequentemente tem uma inércia maior.

Também podemos definir a inércia como resistência oferecida por um corpo em ter sua velocidade modificada.

E a massa é a medida da inércia de um corpo.

Para facilitar a compreensão do conceito de massa e inércia, você pode observar a diferença da arrancada de uma motocicleta em relação ao carro quando ambos estão em um semáforo.

Mesmo que a força exercida pelo solo sobre as rodas da motocicleta seja notavelmente menor que a força sobre as rodas do veículo, a aceleração da arrancada da motocicleta normalmente será maior que a do veículo, tendo em vista que sua inércia é consideravelmente menor que a de um carro.

A massa equivale a quantidade de matéria e a inércia de um determinado corpo. Também é importante ressaltar que a massa é a grandeza física que causa a atração gravitacional entre a matéria.

Além de todos os conceitos apresentados até agora sobre a massa, no início do século XX, Albert Einstein ainda constatou que a massa é também uma forma de energia.

Assim, a 2ª Lei de Newton possui a seguinte fórmula:

Onde:

  • F: Equivale a força;
  • M: Equivale a massa;
  • A: Equivale a aceleração.

Considerações importantes

Em nosso cotidiano, é imensamente comum confundirmos os conceitos de massa e peso.

Um exemplo clássico disso é quando dizemos “Meu peso é de 50 kg”.

Esta informação está incorreta do ponto de vista da física, tendo em vista que o peso é uma força, e em vista disso, não pode ser expressado em kg.

O peso nada mais é do que a força gravitacional que a Terra exerce sobre um corpo, e a massa é a inércia desse corpo, e a inércia é a resistência que um objeto oferece em ter sua velocidade alterada, como visto anteriormente.

3ª Lei de Newton

Newton constatou que quando um corpo exerce uma determinada força sobre outro, ele também estará exercendo uma força igual e contrária sobre o primeiro.

Dessa forma, uma das forças será chamada de ação e a outra de reação, e está é a essência da 3ª Lei de Newton.

Ressaltando que o conceito de ação e reação não é uma relação de causa e efeito, tendo em vista que elas acontecem ao mesmo tempo.

Cada uma das forças pode ser considerada a ação ou a reação.

Vejamos o exemplo, se a atração gravitacional que a Terra exerce sobre a Lua for denominada como uma ação, a atração exercida pela Lua sobre a Terra será considerada uma reação.

Mas como elas ocorrem simultaneamente e de forma recíproca, não seria errado inverter e dizer a atração da Lua é uma ação e a da Terra uma reação.

Pois nem a Terra, nem a Lua, começaram a exercer a força antes da outra.

Outro exemplo é quando você toca uma campainha. Assim que você começar a apertar o botão, ele exercerá uma força contrária e igual no seu dedo.

Assim, a 3ª Lei de Newton pode ser descrita da seguinte maneira:

Cada ação equivale a uma reação, que ocorre simultaneamente, na mesma intensidade e sempre na mesma direção, porém, no sentido contrário.

Ressaltando que as forças de ação e reação nunca se anulam, pois agem em corpos distintos, mesmo sendo opostas e possuindo a mesma intensidade.

Para memorizar

Vamos fazer um breve resumo para ajudar no processo de aprendizado e memorização das Leis de Newton:

  • 1ª Lei de Newton: Na ausência de forças, ou se a força resultante for igual a zero, um corpo que estiver em repouso, por inércia, tende a permanecer assim. Igualmente, se o corpo estiver em movimento, tende a se movimentar em linha reta em uma velocidade contínua.
  • 2ª Lei de Newton: Uma força sempre gera uma aceleração. Sendo a aceleração proporcional a força resultante, assim, o corpo sempre será acelerado no mesmo sentido da força resultante.
  • 3ª Lei de Newton: Cada ação equivale a uma reação, que acontecerá simultaneamente, sempre com a mesma intensidade e direção, mas no sentido contrário.

Gostou do artigo, encontrou algum erro ou quer dar uma sugestão? Deixe seu comentário :)