A física é uma ciência que estuda os fenômenos e acontecimentos da natureza, geralmente, as observações confluem para a criação de teorias e leis gerais. As leis de Newton versam sobre diferentes aspectos da física e podem ser aplicadas em diversas situações.
Para te ajudar a entender esse assunto e como ele aparece nos vestibulares, a Coruja construiu um resumo com os principais conceitos e informações sobre as leis de Newton. Ao final, encontre uma questão de prova resolvida pela nossa equipe. Vamos lá?
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O que são as leis de Newton?
As leis de Newton são três regras físicas propostas pelo estudioso Isaac Newton durante o tempo em que se dedicou ao estudo dos fenômenos da natureza. Elas são o fundamento para a Física Mecânica clássica e dizem respeito sobre a dinâmica dos corpos e a interação entre eles.
Além de enunciados teóricos, as leis propostas por Isaac Newton possuem expressões matemáticas para explicar os acontecimentos naturais. Por meio delas, foi possível entender a trajetória dos objetos que caem no solo, o movimento das marés, entre outros.
O conjunto das três leis descreve a capacidade dos corpos em movimentar-se, parar o movimento ou ficar em repouso. Por isso, está presente em diversas situações do dia a dia, como na criação de roldanas que facilitam o transporte de objetos pesados, na velocidade constante dos carros, e outros exemplos.
Força
A principal grandeza física presente nas leis de Newton é a força (F), que é medida em kg.m/s2, ou simplesmente, em N (newtons, em homenagem ao estudioso). A fórmula para o cálculo da grandeza vetorial da força é:
F = m.a
m=massa do objeto, em kg
a=aceleração do objeto, em m/s2
Primeira lei de Newton
A primeira lei de Newton é conhecida como a lei da inércia, que pode ser enunciada como: “Todo corpo continua em repouso ou em movimento uniforme em uma linha reta, a menos que alguma força altere o equilíbrio das forças aplicadas sobre ele.”
Essa frase traz a seguinte ideia: os corpos tendem a se manter no estado em que estão, a não ser que alguma força os “perturbe” e tirem dessa inércia. Por exemplo, se uma taça de vinho está sobre a mesa durante o jantar, ela pode ficar ali por tempo indeterminado até algo a retire desse estado.
Quando uma criança, acidentalmente, bate a mão na taça, uma força é criada sobre o objeto e ele despenca sobre a mesa manchando a toalha branca.
Nesse sentido, a primeira lei de Newton sempre se refere à soma das forças atuantes sobre um corpo, que também pode ser chamada de força resultante. Quando Fresultante=0, o objeto tende a permanecer no estado em que se encontra, quando Fresultante≠0, o objeto tende a alterar seu estado de inércia, como ilustra a imagem a seguir:
É importante ressaltar que, quando a resultante das forças for igual a zero, o objeto pode estar em movimento. Nesse caso, o movimento se dá sem aceleração (de maneira uniforme) e não é curvado, ou seja é um movimento retilíneo que possui uma velocidade constante.
Além disso, é importante notar que a inércia é maior em grandeza proporcional à massa do corpo. Ou seja, corpos grandes têm grande tendência a permanecer no estado em que estão. É por isso que é mais fácil empurrar um carrinho de supermercado do que mover um carro automotivo, por exemplo.
Segunda lei de Newton
Essa lei é considerada o princípio fundamental da dinâmica e diz respeito sobre a movimentação do corpo após a aplicação de uma força, seu enunciado pode ser o seguinte: “A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada.”
É a partir dessa lei que se pode inferir a fórmula da força resultante em um corpo, que será:
Fresultante = mobjeto.a
A partir dessa equação, é possível entender que para uma mesma força, quanto maior a massa do objeto, menor sua aceleração. Por exemplo, imagine que você empurra a porta de sua casa com uma força e, depois, utilizando a mesma força, queira empurrar um botijão de gás cheio. Obviamente, a aceleração da porta foi maior porque ela é mais leve.
Nos casos em que um corpo está sofrendo a ação de n diferentes forças, a força resultante será:
F1 + F2 + F3 + F4 + Fn = Fresultante = mobjeto.a
E a direção do movimento do objeto será a mesma que a apresentada pelo vetor resultante, assim como o sentido adquirido por ele.
Terceira lei de Newton
Por fim, a terceira lei de Newton, também conhecida por lei da ação e reação, versa sobre a criação de uma força de reação em um corpo. Quando você aplica uma força em um objeto ele automaticamente aplica uma força sobre você — essas forças apresentam intensidade e direção iguais, mas seus sentidos são opostos.
Para enunciá-la: “A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos.”
Os pares de ação e reação atuam sempre em corpos diferentes e são importantes no entendimento das situações do dia a dia. Por exemplo, quando estamos em pés no chão, o nosso Peso (no sentido de grandeza física medida em N) provoca uma reação na superfície terrestre chamada de Normal — nesse caso os vetores são verticais, de igual intensidade e apontam para sentidos opostos. Veja um esquema:
Outros exemplos são a força de tração, que aparece nos casos em que utilizamos um cabo ou fio para puxar objetos e a força elástica, que aparece em objetos elásticos ou com molas.
Questão
Agora que você já conhece as principais leis de Newton, suas propriedades e exemplos, treine seu conhecimento sobre o assunto com questões de vestibulares. Ao final, compare sua resolução com aquela proposta pelo Estratégia, acompanhe!
PUC-PR 2005
Complete corretamente a frase a seguir, relativa à primeira lei de Newton: ‘Quando a força resultante, que atua numa partícula, for nula, então a partícula:
a) estará em repouso ou em movimento retilíneo uniforme‘.
b) poderá estar em movimento circular e uniforme’.
c) terá uma aceleração igual à aceleração da gravidade local’.
d) estará com uma velocidade que se modifica com o passar do tempo’.
e) poderá estar em movimento uniformemente retardado’.
A primeira lei de Newton trata sobre a inércia dos corpos, quando a resultante é igual a zero. Nela os corpos não apresentam aceleração ou retardamento do movimento, de forma que suas velocidades não se alteram com o passar do tempo. Por isso, a única alternativa que se adequa é a letra A.
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