Prof.ª Elisabete Nunes da Silva

AS LEIS DE NEWTON

Primeira lei de Newton | Lei da Inércia

A Primeira lei de Newton ou primeira lei do movimento é muitas vezes indicada como:

Um objeto em repouso permanece em repouso e um objeto em movimento permanece em

movimento com a mesma velocidade e na mesma direção, a menos que influenciado por uma

força desequilibrada.

Explicando a primeira lei de Newton

Há duas partes a esta declaração – um que prevê o comportamento de objetos fixos e outra que prevê o comportamento de objetos em movimento. As duas partes encontram-se resumidos no esquema seguinte. Objeto em repouso → O objeto permanece em repouso. Objeto em movimento → O objeto permanece em movimento.

O movimento de todos os objetos pode ser descrito dizendo que os objetos tendem a

“continuar a fazer o que estão fazendo” (a não ser influenciado por uma força de desequilíbrio). Se em repouso, eles vão continuar nesse mesmo estado de repouso. O estado de movimento de um objeto é mantido, desde que o objeto não seja influenciado por uma força que o desequilibre. Todos os objetos resistem às mudanças no seu estado de movimento – eles tendem a “continuar a fazer o que estão fazendo”. A velocidade é uma grandeza vetorial que expressa a velocidade do objeto, e a direção de seu movimento e, portanto, a afirmação de que a velocidade do objeto é constante, é uma afirmação de que tanto a sua velocidade e direção de movimento são constantes.

História da primeira lei de Newton

O antigo filósofo grego Aristóteles tinha a visão de que todos os objetos têm um lugar natural no universo: que os objetos pesados (como pedras) queria estar em repouso na Terra e que objetos leves como a fumaça queriam estar em repouso no céu e as estrelas queria permanecer nos céus. Ele pensou que um corpo estava em seu estado natural, quando estava em repouso, e para o corpo se mover em linha reta a uma velocidade constante, um agente externo era necessário para empurrá-lo continuamente, caso contrário ele iria parar de se mover.

Galileu Galilei, no entanto, percebeu que uma força é necessária para alterar a velocidade de um corpo, isto é, a aceleração, mas nenhuma força é necessária para manter a sua velocidade. Em outras palavras, Galileu indicou que, na ausência de uma força, um objeto em movimento irá continuar em movimento. A tendência de objetos resistirem a mudanças no movimento foi o que Galileu chamou de inércia.

Esta visão foi aperfeiçoada por Newton, que fez em sua primeira lei, também conhecida como a lei da inércia, não significa que não há força de aceleração e, portanto, o corpo vai manter a sua velocidade. Como a primeira lei de Newton é uma reafirmação da lei da inércia que Galileu já havia descrito, Newton adequadamente deu crédito ao Galileu. A lei da inércia aparentemente ocorreu a vários filósofos e cientistas naturais diferentes e de forma independente, incluindo Thomas Hobbes no seu Leviatã. O filósofo do século 17 e matemático René Descartes também formulou a lei, embora ele não tenha realizado experimentos para confirmar.

A Primeira lei de Newton foi publicada inicialmente na obra Princípia:

Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi

quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

Cuja tradução é exatamente:

Lei I: Todo corpo persiste em seu estado de estar em repouso ou de movimento uniforme em

linha reta, a não ser na medida em que é obrigado a mudar seu estado por força impressionado.

Exemplos da primeira lei de Newton

Imagine um peão rodando sobre seu eixo, a tendência é que ele continue rodando, porém sabemos que em determinado momento seu movimento irá cessar, isso ocorre devido ao atrito com o chão, resistência do ar e outros fatores que o fazem com que ele perder energia. Agora imagine o mesmo peão, só que dessa vez girando no espaço, onde não há a força gravitacional da terra atuando sobre ele, nem a resistência do ar, nessa situação ele continuaria rodando perpetuamente até que seu movimento fosse interrompido por alguma outra força. Isto é evidente em sondas espaciais que se movem continuamente no espaço.

Se um objeto em movimento com uma velocidade para o leste de 5 m/s, ele vai continuar nesse mesmo estado de movimento (5 m/s, Leste) até que alguma outra força atue sobre ele. Se em movimento com uma velocidade para a esquerda de 2 m/s, ele irá continuar nesse mesmo estado de movimento (2 m/s, à esquerda).

Segunda lei de Newton | Massa vezes aceleração igual à força

A relação entre a massa m de um objeto, sua aceleração a, é a força

aplicada F é . Aceleração e força são vetores (como indicado pelos respectivos

símbolos sendo indicadas em negrito); nesta lei a direção do vetor de força é a mesma que a

direção do vetor de aceleração.

Terceira Lei de Newton | Toda Ação tem uma Reação

A terceira lei de Newton pode ser descrita da seguinte forma:

A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois

corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos.

Trecho original em latim da terceira lei de Newton em sua obra Principia:

Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sine corporum duorum actiones in se

mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.

Explicando a terceira lei de Newton

Na prática isso significa que, todo corpo que aplica força sobre o outro corpo, recebe outra força com a mesma intensidade (ou módulo), mesma direção e sentido oposto.

Considere dois corpos A e B, considerando que o corpo A aplique determinada

força sobre o corpo B no sentido →, o corpo B aplicará uma força de igual módulo e direção

sobre o corpo A no sentido ← que podemos chamar de .

Exemplos práticos da terceira Lei de Newton

A reação dos corpos ao receber uma força explica o porquê de ao atirarmos uma pedra contra uma parede dependendo da força ela se destrói, pois ela recebe a mesma força que defere contra a parede.

Quando trabalhamos com somatório de forças, ou mesmo vetores, aprendemos que vetores opostos, ou forças opostas se subtraem, desse modo você pode se perguntar, por que então ao empurrarmos um corpo ele se move, se tal corpo responde com uma força em sentido oposto? A resposta é bastante simples, embora o sentido seja oposto, as forças atuam em corpos diferentes, ou seja, imagine um pugilista desferindo golpes contra um saco, a cada golpe o saco “devolve” a força que o boxeador aplica sobre ele, mas a força de reação atua sobre o punho do pugilista e não sobre o saco, por isso o saco se move e sofre o impacto, assim como o punho.

Acima vemos a imagem do pêndulo, que demonstra o principio da terceira lei de Newton. Se não fosse pela terceira lei de Newton, uma esfera ao receber a força do impacto da outra não reagiria rebatendo a esfera que lhe aplicou a força.