Olá, tudo bem?
Neste post, vamos ver um assunto que se chama Primeira Lei de Newton, ou aplicação do princípio da Inércia. É tema que não possui fórmula; são apenas conceitos, mas eles são muito importantes para nós no estudo da Física.
Então, vem comigo!
Primeira Lei de Newton – Aplicação do princípio da Inércia
Inércia é a tendência que todo o corpo tem de ficar em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme (MRU). Se a força resultante do corpo é nula (FR = 0), significa que o corpo não acelera, afinal de contas, a força causa no corpo uma aceleração, e a aceleração causa no corpo uma variação de velocidade.
Assim, se a aceleração for nula, a velocidade (v) vetorial é constante. Isso significa que ele pode estar em movimento retilíneo uniforme. Nesse caso, duas situações podem acontecer:
- O corpo estar em equilíbrio estático – ou seja, em repouso;
- O corpo estar em equilíbrio dinâmico – ou seja, em MRU.
Isso significa que se a força for igual a zero, nem sempre o corpo está parado; ele pode estar em movimento, mas esse movimento é retilíneo uniforme.
A Inércia de um corpo está relacionada à sua massa
A frase acima diz muito sobre o assunto que estamos vendo. Não entendeu? Vou dar um exemplo para ficar mais fácil:
Nas imagens acima, os homens estão empurrando os veículos, que possuem uma massa. Tendo uma massa, também têm uma Inércia. Como o ônibus tem uma massa maior que o carro, dizemos que o ônibus então tem uma Inércia maior também, ou seja, ele tem mais tendência de ficar como está.
Por outro lado, na imagem acima, o carrinho que a menina está empurrado tem pouca massa, então dizemos que ele também tem pouca Inércia, então é mais fácil tirar esse carrinho do lugar.
Aplicação do princípio da Inércia
Agora, vamos ver alguns exemplos mais práticos de Inércia e como são aplicados nas provas.
Na imagem acima, temos um corpo deslizando para a direita, e a única força que atua sobre ele é a força F₁, que vai para a direita.
Entretanto, em um dado momento aparece uma segunda força, F₂, que empurra o corpo para a esquerda. Perceba que F₁ e F₂ possuem o mesmo módulo e mesma direção, tendo apenas o sentido oposto. Assim, a partir de então a resultante dessas forças é nula (FR = 0).
Mas isso não significa que ele vai parar, apenas que vai parar de acelerar, e vai manter a velocidade que ele tinha. E a velocidade que ele vai manter é a velocidade que ele tinha no momento em que F₂ passou a atuar sobre ele.
Isso porque, antes disso, a força resultante não era zero (FR ≠ 0), assim como a aceleração também não era zero (a ≠ 0), ou seja, havia uma variação de velocidade. Então, assim que a força resultante passou a ser nula, a velocidade passou a ser constante. A esse processo chamamos de Inércia, embora neste caso estejamos falando de Inércia do movimento, que tende a ficar em MRU (equilíbrio dinâmico).
Outra aplicação, desta vez em uma curva seguida de uma reta:
Para o corpo fazer essa curva, alguém vai ter que fazer essa curva para ele, pois ele não faz sozinho. Veja na figura abaixo:
Então, temos uma resultante apontando para o centro, que chamamos de resultante centrípeta. Ela produz variação na direção da velocidade. Ou seja, ela provoca a curva em movimento. Então, quando há resultante centrípeta, significa que o corpo está numa curva.
Quando não há resultante centrípeta, ele para de fazer curva. E se ele parar de fazer curva, vai seguir a reta, porque a velocidade não vai mais mudar de direção. Ele vai assumir uma velocidade Vc a partir do momento em que a força centrípeta dor igual a zero (Rcp = 0). Assim, ele vai continuar com velocidade vetorial constante. E isso também é Inércia de movimento.
Um exemplo prático de aplicação da Inércia é o uso de apoio de cabeça no banco do carro:
Antigamente, os carros não possuíam apoio para a cabeça, então a cabeça das pessoas mantinha sua Inércia, ou seja, tinha a tendência de continuar parada. Se o carro tomasse uma pancada por trás, o banco era levado para a frente, mas a cabeça, tendo uma Inércia, tinha a tendência a se manter no mesmo lugar, o que poderia ser perigoso para os passageiros.
Depois de um tempo, os carros passaram a ter apoio para a cabeça, e assim a cabeça realiza o movimento junto com o banco e o resto do corpo.
Outra aplicação da Inércia é o uso de cintos de segurança e airbags.
Hoje em dia, os cintos de segurança são obrigatórios por lei nos carros, mas nem sempre foi assim. Felizmente, o acessório foi adotado, afinal, a Inércia é implacável e, no caso de uma colisão frontal, se você estiver sem cinto, seu corpo tende a continuar em MRU e vai bater no vidro do carro. Não por causa de alguma força que empurrou: é a manifestação da Inércia do movimento.
O airbag funciona com princípio semelhante. É uma bolsa que infla de ar rapidamente quando há uma colisão, fazendo com que a colisão seja sentida de forma mais branda pelos passageiros dentro do carro. Ele funciona até melhor do que o cinto de segurança pois, como o tempo de colisão é maior, significa que a força na colisão fica menor. Isso se deve a uma grandeza chamada impulso (I = F . Δt), mas isso é assunto para outra aula.
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Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre a Inércia. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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