Leis de Newton: A Primeira Lei.
PRIMEIRA LEI DE NEWTON OU LEI DA INÉRCIA
Embora as pesquisas e estudos sobre as causas dos movimentos dos corpos seja algo estudado desde muito tempo antes de Isaac Newton, não havia ainda uma denominação para a Lei da Inércia.
Aristóteles, que estudou os movimentos dos corpos no século IV a.C., chegou à conclusão, com base nas pesquisas sobre a natureza dos movimentos, que um corpo só pode se movimentar se tiver uma força sendo aplicada sobre ele.
De acordo com Aristóteles, se tivermos que levantar um objeto qualquer ou empurrá-lo de uma posição para outra, o movimento somente acontece enquanto uma determinada força estiver atuando diretamente sobre o objeto, enquanto ele estiver sendo levantado ou empurrado.
Depois de Aristóteles, Galileu Galilei também estudou as leis físicas para entender os movimentos dos corpos. De acordo com Galileu, que viveu no século XVII e que buscou entender os estudos desenvolvidos por Aristóteles, outras forças atuam sobre os objetos, opondo-se ao movimento que eles possam realizar.
Galileu usou um método baseado em experimentação, propondo ideias que revolucionaram o que se pensava até então sobre as reais causas de movimentação dos corpos. Com suas experiências, Galileu chegou à conclusão que, quando um objeto é empurrado sobre o solo, além da força usada para deslocar o objeto de um lugar par ao outro, as forças atuantes sobre ele se opõem ao movimento.
As forças contrárias que atuam sobre o movimento dos corpos, segundo Galileu, acontecem em virtude da resistência encontrada pelo objeto em contato com o solo, gerando o atrito, e com o ar, que apresenta resistência ao objeto. Assim, a partir de suas experimentações e reflexões sobre o objeto de seu estudo, Galileu concluiu que, se não houvesse qualquer força contrária ao movimento do objeto, ou seja, se fosse possível eliminar a força da resistência do ar e a força do atrito do objeto sobre o solo, ele não cessaria o seu movimento.
Dessa maneira, aplicada uma força a um determinado objeto, ele continuaria infinitamente em movimento retilíneo e com a mesma velocidade de início, de forma constante, após o início do movimento.
As conclusões de Galileu eram opostas às de Aristóteles, que considerava que, quando uma força deixasse de ser aplicada sobre um objeto, sua tendência seria retornar ao estado de repouso. Essa propriedade de permanecer em repouso quando o objeto está em repouso e em movimento quando está sendo movimentado, é chamada de inércia.
A primeira Lei de Newton e a inércia
Isaac Newton foi contemporâneo de Galileu, tendo vivido também no século XVII. Depois do que foi estabelecido como conceito de inércia por Galileu, Newton publicou o seu livro “Princípios matemáticos da filosofia natural”, onde formulou as leis básicas da mecânica, leis que hoje levam o seu nome, as chamadas Leis de Newton.
As Leis de Newton, também conhecidas como as leis dos movimentos, estabelecem as relações entre força e movimento. Newton concordou com as ideias de Galileu, de que um corpo pode estar em movimento mesmo que não tenha nenhuma força atuando sobre ele e, assim, tomou as ideias de Galileu como base para criar o enunciado de sua primeira lei, a Lei da Inércia.
A Lei da Inércia estabelece a tendência que os corpos possuem em permanecer em seu estado natural de repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.
Notem que se trata de uma frase de razoável compreensão, mas muitos se complicam ao aplicar seu conceito por não entenderem o motivo de isso acontecer e muito menos como chamamos os estados descritos na lei.
Observemos a parte do movimento:
E a do repouso:
“Um corpo em movimento tende a continuar em movimento, um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, desde que forças externas não se apliquem sobre ele.”
Exemplificando o que estabeleceu Newton em sua primeira lei, se estivermos viajando em um veículo em movimento retilíneo e uniforme em relação à Terra e se esse veículo for parado bruscamente, todos os que estão dentro do veículo serão atirados para a frente em relação o veículo.
Dizemos na física que os dois estados descritos são estados de equilíbrio dinâmico (movimento) e estático (repouso). Parece óbvio falar isso, mas eles só encontram nessas condições por apresentarem massa, que é um sinônimo de inércia, e pelo fato de a soma de todas as forças envolvidas e atuantes sobre os corpos (rapaz e Garfield) ser nula.
Lembrando que força é uma grandeza vetorial consequente da interação entre corpos, seja por contato (Forças de Contato, como o atrito ou resistência do ar) ou à distância (Forças de Campo, como a magnética, a elétrica e a gravitacional).
Força é o que nos permite erguer ou arrastar um objeto, está envolvida em cada um nossos passos e no movimento de um veículo. Se corpos estão em movimento, é porque forças atuam nele ou atuaram para tirá-lo do repouso.
Ao observarmos a figura abaixo verificamos que um corpo qualquer, ao deslocar-se com velocidade constante sobre uma superfície perfeitamente polida (sem atrito) e livre da resistência do ar, estará em equilíbrio dinâmico pelo fato de existirem apenas duas forças de mesma direção, iguais módulos e sentidos opostos atuando sobre ela.
O fato ocorre em virtude da inércia, mostrando a tendência que todos os passageiros têm de manter a velocidade constante em que o veículo vinha trafegando no ambiente.
Podemos, dessa forma, resumir que, na ausência de forças, um corpo ou um objeto em repouso, tende a permanecer em repouso, em razão de sua inércia. Ao mesmo tempo, uma vez iniciado o movimento, a tendência do corpo ou objeto é permanecer em movimento retilíneo e uniforme.
A lei da inércia
A lei da inércia de Isaac Newton enuncia que os corpos se mantêm em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se nenhuma força externa agir sobre eles.
Essa lei, portanto, considera duas situações: um corpo em repouso e um corpo em movimento retilíneo uniforme.
Corpo em repouso
Esse caso é mais lógico e de fácil compreensão. Quando um corpo está em repouso, ele está parado e sua velocidade é zero.
Vamos usar como exemplo uma bola em repouso sobre uma superfície plana. Se alguém chutar essa bola, ela irá se movimentar, pois sobre ela foi aplicada uma força.
Essa bola, no entanto, não permanecerá em movimento para sempre, pois o chão exerce uma força de atrito sobre ela, o que faz com que sua velocidade diminua até que entre em repouso novamente.
Corpo em movimento retilíneo uniforme
Quando um corpo está em movimento retilíneo uniforme (MRU) significa que ele está em movimento com velocidade constante e em linha reta e continuará se movimentando se nenhuma força externa agir sobre ele.
Isso aconteceria em uma situação onde não há qualquer outra força de atrito agindo sobre o corpo em movimento.
Quando um corpo está em MRU, sua velocidade é constante e portanto sua aceleração é zero – aceleração é a grandeza que determina a variação da velocidade. Porém, se uma força externa agir sobre o corpo, este ganhará aceleração e sua velocidade irá se alterar.
Usando a bola como exemplo para esse caso, consideramos que ela está posicionada sobre uma superfície lisa que não oferece qualquer atrito. Também não há atrito com o ar, ou seja, a resultante de todas as forças sobre a bola é zero.
Caso alguém chute essa bola, ela entrará em movimento retilíneo uniforme e permanecerá em movimento com velocidade constante até que outra força seja aplicada sobre ela.
Esse caso é menos intuitivo, pois no planeta Terra sempre há alguma força sendo aplicada aos corpos, como por exemplo a gravidade, a resistência do ar e o atrito com superfícies.
Força resultante
O termo força resultante é resultado do somatório de todas as forças aplicada sobre um corpo.
Por exemplo, quando uma pessoa chuta uma bola, há diversas forças atuando sobre ela: a força aplicada pelo chute, o atrito da bola com o chão, a gravidade e a resistência oferecida pelas partículas de ar.
Para calcular a quantidade de força que age sobre aquele corpo, é preciso fazer o somatório dessas forças, que são vetoriais, isto é, possuem intensidade, direção e sentido.
Se uma bola estiver em repouso sobre uma superfície e uma pessoa aplicar uma força da esquerda para a direita e outra pessoa aplicar uma força de mesma intensidade da direita para esquerda, essas forças serão anuladas e a bola continuará em repouso.
Entenda mais sobre força
Significado de Força
Força é o substantivo feminino que pode significar poder, energia, impulso. Além disso, é uma palavra muito usada no contexto da Física.
Com origem no latim fortia, esta palavra indica a força ou a capacidade de cumprir uma determinada tarefa.
Força também pode indicar violência. Ex: Ele a empurrou com toda a sua força.
Em alguns casos, esta palavra serve para indicar um esforço. Ex: Ele fez uma grande força para conseguir se libertar, mas não conseguiu.
Existe também a força muscular, que consiste na força que um indivíduo consegue exercer através dos seus músculos. Além da força muscular, existem outros atributos físicos importantes e que podem ser desenvolvidos, como a flexibilidade, agilidade, velocidade e resistência.
Força também pode servir para identificar um grupo de combate ou militar, como uma tropa ou a Força Aérea. Ex: Depois dos conflitos, o país aliado enviou uma grande força para ajudar a defender a capital.
Em sentido figurado e em linguagem informal, força pode ser um sinônimo de ajuda. Ex: Ele é um dos meus melhores amigos, porque quando eu mais precisei, ele me deu uma força.
Força na Física
No âmbito da física, a força é uma ação física com que causa deformações ou que altera o estado de repouso ou de movimento de um determinado objeto.
O primeiro a abordar este conceito foi Aristóteles, mas este acreditava que as forças provocavam o movimento, porque os corpos tinham a tendência de estar em repouso. No entanto, isto foi modificado por Isaac Newton no século XVII.
O conceito de força está relacionado com as leis de Newton, criadas por Isaac Newton, que foi responsável por grandes desenvolvimentos no âmbito da Física e mais concretamente no estudo da força. Atualmente, depois de aproximadamente 3 séculos de terem sido formuladas, as leis de Newton ainda são válidas. Por esse motivo, a unidade do Sistema Internacional de força é o newton (N).
Existem vários tipos de força: força de inércia, força gravitacional, força centrífuga e centrípeta, força de atrito, força elétrica, força magnética, força nuclear, etc
Inércia
A inércia de um corpo é medida por sua massa. Isso significa que, quanto maior a massa de um corpo, maior será a sua inércia e, portanto, maior será a força resultante necessária para alterar seu estado de repouso ou MRU.
Por exemplo, se uma pessoa tentar empurrar uma caixa de madeira com 2 quilos, terá certa facilidade para tirá-la do estado de repouso. Agora, caso a caixa pese 200 quilos, a dificuldade será muito maior.
Entenda mais sobre inércia.
Exemplos práticos da primeira lei de Newton
- Quando um ônibus está em movimento a 100 km/h, as pessoas no interior do veículo também estão se movimentando nessa velocidade em relação ao exterior do veículo. Caso o motorista freie bruscamente, as pessoas serão arremessadas para frente, pois elas tendem a manter-se em movimento a 100 Km/h.
- Quando um ônibus está em repouso, as pessoas no interior também estão em repouso. Se o motorista acelerar repentinamente, seus corpos são empurrados para trás, pois tendem a permanecer em repouso.
