Fala, pessoal, tudo certo? Nesta aula, vamos falar sobre a 1ª e a 3ª Leis de Newton. Acompanhe!
Primeira Lei de Newton: princípio da inércia
Embora este conteúdo não tenha fórmulas, seja apenas conceitual, ele é muito importante na Física. A primeira lei de Newton trata da inércia, que é a tendência que todo corpo tem de ficar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (MRU).
Importante: atente-se ao tipo de movimento. Quando falamos de inércia, é MRU. Não há outro tipo de movimento possível, e é preciso definir que tipo de movimento o corpo mantém. Caso contrário, a resposta estará incompleta (ou errada!).
Para termos uma situação de inércia, significa que a força resultante do corpo é nula (FR = 0), ou seja, ele não tem aceleração.
Aqui, devemos lembrar da Mecânica, que nos diz que toda força (F) causa uma aceleração (a) que, por sua vez, vai causar uma variação de velocidade (Δv). Então, se a força é nula, a aceleração também será e, por consequência, a velocidade será constante.
Cuidado: quando falamos que a velocidade é constante, estamos nos referindo à velocidade vetorial. Ou seja, se a velocidade do corpo era zero, ela continua zero (repouso), mas se a velocidade era diferente de zero, segundo a primeira lei de Newton, ela continua com esse valor e na mesma reta (MRU).
Assim, vamos lembrar que toda vez que a resultante for nula teremos duas situações:
- Corpo em equilíbrio estático (corpo se mantém em repouso).
- Corpo em equilíbrio dinâmico (corpo se mantém em MRU).
Outro conceito que temos que nos atentar é que a inércia de um copo está relacionada à sua massa. Quanto maior a massa de um corpo, maior será a sua tendência em permanecer como está (em repouso ou em movimento).
Aplicações do princípio da inércia
Veja a imagem abaixo. Ela representa um corpo deslizando para a direita, com uma única força o empurrando nesse sentido.
No entanto, a partir do meio da imagem, aparece uma outra força (F2). Essa força tem o mesmo módulo de F1, com mesma direção e sentido oposto. Portanto, a partir do momento que F2 passa a agir, a força resultante (FR) é nula.
Lembre-se que isso não significa que o corpo parou! Quando a resultante é nula, o corpo para de acelerar, não necessariamente para se deslocar.
Quando F2 passa a atuar, o corpo atinge sua velocidade final, pois até ali a força resultante não era nula e, portanto, a aceleração era diferente de zero e, consequentemente, a velocidade era variável.
A partir desse momento em que a resultado fica nula, o corpo mantém a velocidade que tinha consquista do. No caso dessa imagem, teremos a inércia em movimento. Qual movimento? MRU.
Mas o que acontece em uma curva? Observe a imagem:
Quando o corpo está na curva, para que possa descrever a curva, é necessário que se mude a direção do vetor velocidade.. O corpo não faz a curva sozinho.
Quando um corpo faz uma curva, tem que haver uma resultante que aponte para o centro. Nesse caso, chamaremos de resultante centrípeta, que causa alteração na direção da velocidade, variando o movimento.
Quando a resultante centrípeta acaba, o corpo para de fazer curva. Como consequência, ele segue em linha reta, pois a velocidade não mudará mais de direção. Assim, o corpo vai se manter com velocidade vetorial constante (inércia do movimento).
Repare que no ponto em que a resultante centrípeta acaba, o corpo sai pela tangente da trajetória circular.
Temos ainda outra aplicação. Veja a figura:
Essa imagem é a representação do que acontece com uma pessoa quando um carro se envolve em uma colisão traseira. Antigamente, os carros não tinham apoio de cabeça nos bancos.
Em uma situação assim, quando o carro sofre a batida, ela vai para frente, mas a cabeça da pessoa tem a sua tendência, por inércia, em continuar no mesmo lugar.
O que o apoio de cabeça faz é exercer uma força na cabeça da pessoa para que ela ganhe aceleração junto com o tronco, impedindo que a inércia mantenha a cabeça no lugar.
Mais uma possibilidade:
O cinto de segurança é outro exemplo clássico da inércia. Se um carro está em movimento e o ocupante está sem cinto, o corpo tende a continuar em MRU, pois o carro parou. Assim, as pessoas seriam projetadas contra o vidro.
O cinto de segurança segura a pessoa, aplicando uma força para trás e desacelerando o corpo. O mesmo princípio aplica-se ao airbag. Nesse caso, a bolsa de ar serve para aumentar o tempo de parada do corpo. Conforme o tempo aumenta, a força fica menor. Isso está relacionado a uma grandeza chamada impulso.
Terceira Lei de Newton: Princípio da ação e reação
As forças de ação e reação acontecem sempre aos pares. Ou seja, sempre que um corpo A exercer uma força sobre um corpo B (ação), o corpo B também exercerá uma força no corpo A (reação).
Importante: jamais teremos ação e reação aplicadas no mesmo corpo. A ação de A é sobre B e de B é sobre A. Com isso, elas nunca podem se anular!
As forças de ação e reação têm quatro características fundamentais:
- Mesma intensidade;
- Mesma direção;
- Sentidos opostos;
- Aplicações em corpos diferentes.
Aplicações do princípio da ação e reação
Observe a imagem que representa a força elétrica entre partículas:
No primeiro caso, vamos lembrar que cargas diferentes se atraem. A força que a partícula 1 vai exercer sobre 2 é igual à força que 2 exerce em 1. Assim, falamos que o vetor da força de 2 sobre 1 é igual ao negativo da força de 1 sobre 2 (F21 = -F12).
No segundo e terceiro casos, temos forças de repulsão. Assim, a força com que A empurra B para um lado é igual à força com que B empurra A para o outro.
Agora, veja a imagem que traz um exemplo de força de tração:
Este corpo está preso ao teto por um fio ideal. Isso significa que o fio não tem massa. Todo esse sistema está em equilíbrio.
Vamos separar os elementos para entender as forças e ação e reação:
As interações entre eles geram os pares de ação e reação:
- O fio puxa o teto para baixo (T1) e o teto puxa o fio para cima (-T1).
- O fio puxa o bloco para cima (T2) e o bloco puxa o fio para baixo (-T2).
Cuidado: os vetores -T1 e -T2, ambos no fio, não formam um par de ação e reação, pois estão no mesmo corpo.
Outro exemplo é a força gravitacional. Vamos imaginar a Terra e a Lua. A força gravitacional (também chamada de Peso) está sempre na linha que liga o centro de um corpo ao centro de outro.
Assim como a Terra atrai a Lua, a Lua atrai a Terra. Os dois vetores dessas forças seguem todas as condições que vimos sobre a Terceira Lei de Newton (mesma intensidade e direção, sentidos opostos e em corpos diferentes).
Mais um exemplo. Veja a imagem, que representa a força normal. Trata-se de um bloco sobre uma mesa que está apoiada na Terra:
Separando novamente os elementos, assim como fizemos anteriormente:
Veja que, sobre a caixa, atuam duas forças: o peso (P) e a normal (N).
Cuidado: jamais podemos dizer que a normal é reação do peso! É simples entender o porquê: eles estão no mesmo corpo.
Portanto, para cada uma dessas forças há uma reação em um corpo diferente. Se a Terra puxa o bloco para baixo, ele a puxa para cima (-P). Já a normal é uma força trocada entre o bloco e a mesa. Se ela o empurrou para cima, então o bloco a empurrou para baixo (-N).
Existe outra aplicação da terceira lei de Newton que se refere aos veículos e o tipo de tração que eles possuem: dianteira, traseira ou nas quatro rodas (4×4). Nesse caso, estamos falando de forças de atrito entre os pneus e o solo.
A tração de um carro se refere a que eixo está ligado ao motor. Em veículos, ela é o que leva o veículo para frente quando aceleramos.
Sendo assim, na tração dianteira, as rodas da frente empurram o chão para trás com a força de atrito (Fat). Portanto, como reação, o chão empurra as rodas para frente (-Fat).
Em carros assim, as rodas de trás são soltas. Elas também empurram o chão para frente e geram uma reação para trás. Repare, portanto, que na tração dianteira, o atrito das rodas da frente está a favor da aceleração do carro.
Por outro lado, nos carros de tração traseira, as rodas de trás empurram o chão para trás e o chão as empurra para frente. Nas rodas da frente, ocorre o oposto.
E nos carros 4×4 as quatro rodas empurram o chão para trás, para que o chão as empurre para frente. Então, nesse tipo de veículo, as quatro rodas recebem forças a favor da aceleração.
Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre as Leis de Newton. 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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