As Leis de Newton

Como já vimos no texto sobre Isaac Newton, as leis de Newton mudaram a maneira de como o homem encara o universo. Agora vamos entender melhor quais são as três leis de Newton.

Newton conseguiu elaborar uma teoria unificada para a Física e esta teoria é descrita em três leis, conhecidas como as leis de Newton.

Primeira lei de Newton ou Princípio da Inércia.

Na ausência de forças externas, um objeto em repouso permanece em repouso, e um objeto em movimento permanece em movimento.

Este princípio foi estudado por Galileu e, antes destes estudos prevalecia o pensamento de Aristóteles que associava a idéia de força à de movimento. Segundo Aristóteles não existia movimento sem a presença de força.

Para Galileu e Newton a velocidade de um ponto material não sofre variação se este estiver livre de ação de forças. Esta propriedade que os corpos possuem de permanecerem em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme quando livres da ação de forças é chamada de inércia. Quanto maior a massa do corpo maior será sua inércia e, assim, temos uma definição para massa que seria uma constante característica do corpo que mede sua inércia.

Um bom exemplo para entender a inércia foi ilustrado pelo amigo Tainan Rocha. Quando estamos no ônibus, ou no metrô, e estes freiam bruscamente, nossos corpos continuam em movimento e temos que nos segurar para não cairmos.

Da primeira lei de Newton temos também uma definição para força: agente físico capaz de produzir aceleração. Isto é, capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento dos corpos.

Segunda lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica.

A segunda Lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica diz que, a força aplicada a um objeto é igual à massa do objeto multiplicado por sua aceleração.

A 2º lei de Newton também foi estudada por Galileu e pode ser escrita matematicamente da seguinte forma:

F=m.a

Onde:

F é a força aplicada;

m é a massa do corpo;

a é a aceleração do corpo;

A segunda lei é a mais importante da Mecânica e podemos utilizá-la para analisar movimentos de objetos próximos a Terra e também de corpos celestes.

Princípio da ação e reação ou terceira lei de Newton.

Se um objeto exerce uma força sobre outro objeto, este outro exerce uma força de mesma intensidade, de mesma direção e em sentido oposto.

Newton propôs que toda força de ação estava associada a uma força de reação, assim, numa interação entre dois corpos teremos um par de forças. É importante lembrar que as forças de ação e reação estão aplicadas em corpos distintos e, portanto, nunca se equilibram.

As leis de movimento de Newton explicam o movimento de carros, aviões ou quaisquer outros objetos no espaço. Com estas três leis chega-se a Lei da Gravitação Universal mais uma ferramenta para descrever como os planetas giram em torno do sol, os movimentos das marés e muito mais que veremos nos próximos textos.

Conclusão:

As leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton. Descrevem a relação entre forças agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Essas leis foram expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos.

Exercício resolvido: 1 Lei de Newton1. Por que uma pessoa, ao descer de um ônibus em movimento, precisa

acompanhar o movimento do ônibus para não cair?

Resposta: O corpo está em movimento juntamente com o onibus, na mesma velocidade. Logo precisa acompanhar o movimento dele para não cair e se machucar.

2. Explique a função do cinto de segurança de um carro, utilizando o conceito de inércia.

Resposta: Um corpo dentro de um carro em movimento está também em movimento pela lei da inércia. Contudo, em uma batida ou freada brusca, o carro pára mas o corpo tende a manter o seu movimento e se projeta pra frente. Daí o cinto de segurança, que evita que sejamos jogados para fora do automóvel.

3. Um foguete está com os motores ligados e movimenta-se no espaço, longe de qualquer planeta. Em certo momento, os motores são desligados. O que irá ocorrer? Por qual lei da física isso se explica?

Resposta: A 1ª Lei explica isso, pois ao desligar os motores, o corpo tende a manter o seu movimento (MRU) e assim mesmo com os motores desligados segue a sua trajetória.

4) Um elevador de peso 1200 kgf está descendo com velocidade constante. A força de tensão no cabo é maior, menor ou igual a 1200 kgf? Explique

Resposta: A força tensão no cabo é igual a 1200 kgf, pois de acordo com a 1ª Lei de Newton, para que um corpo possua velocidade constante em linha reta a soma das forças tem que se anular, por isso a tensão no cabo anula a força peso do elevador, fazendo com que a resultante seja igual a zero.

5) Um automóvel e um avião viajam em linha reta, ambos com velocidade constante. A velocidade do automóvel é 80 km/h e a do avião, 800 km/h. Em qual deles é maior a força resultante? Explique.

Resposta: quanto maior a velocidade do corpo maior será a resistência do ar e maior terá que ser a força propulsora, mas sempre a soma das forças (vetor resultante) se anulam, se o corpo estiver em velocidade constante e em linha reta. Deduzimos, então, que as duas forças resultante são iguais e iguais a zero, pois os dois estão em velocidade constante.

Exercício resolvido: 2 Lei de Newton

1)Um corpo de massa igual a 3,0 kg está sob a ação de uma força horizontal constante. Ele se desloca num plano horizontal, sem atrito e sua velocidade aumenta de 2,0 m/s em 4,0s. A intensidade da força vale:

a) 3/8 Nb) 1,5 Nc) 3,0 Nd) 6,0 Ne) 24 N

F = m.a

a = ΔV / Δta = 2 / 4a = 0,5 m/s2

F = m.aF = 3 . 0,5F = 1,5 N

2)Um bloco de 2 kg é empurrado por uma força de 20N. Qual a aceleração deste bloco?

F=m.aa=F/ma=20/2a = 10 m/s2

3)Calcule, a força resultante que é aplicada num objeto de 2 kg quando este adquire uma aceleração de 10 m/s2.

F=m.aF= 2.10F= 20N

4)Um corpo de massa igual a 12kg adquire uma aceleração de 2m/s quando submetido à ação de uma força. Calcule o valor dessa força.

F = m .a F = 12 . 2 F = 24 m/s²

5)Uma força de 62N é aplicada sobre um corpo, de modo que ele adquire uma aceleração de 2m/s. Calcule a massa desse corpo.

F = m .a62 = m . 22m = 62m = 62/2m = 31 Kg

Exercício resolvido: 3 Lei de Newton

1) Dois blocos de massas mA = 3 kg e mB = 2 kg, apoiados

sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa, são empurrados por uma força F de 20 N, conforme indica a figura acima. Determine a aceleração do conjunto.

RESPOSTA:  F= m.a 20=5.a a=20/5 a=4m/s²

2) Um soldado, ao iniciar seu treinamento com um fuzil, recebe a seguinte recomendação: "Cuidado com o coice da arma". O que isso significa?

RESPOSTA: que a força gerada pela arma, a impulsiona para atrás, dando um coise

3) De que modo você explica o movimento de um barco a remo, utilizando a terceira lei de Newton?

RESPOSTA: que a força que o remo exerce dividido pela massa do barco e igual a aceleração dele

4) Dois corpos A e B, de massas mA= 5 kg e mB= 10 kg estão interligados por um fio ideal. A superfície de apoio é horizontal e perfeitamente lisa. Aplica-se em B uma força horizontal de 30 N. Determine:

a) a aceleração do conjunto

RESPOSTA: F=m.a 30=15.a a=30/15 a=2m/s²

b) a força de tração no fio

RESPOSTA: Ft=a=2m/s²

5) Dois corpos A e B de massas respectivamente iguais à 5 kg e 3 kg, interligados por um fio de massa desprezível, são puxadas sobre um plano horizontal liso por uma força horizontal F. A aceleração do conjunto é de 6 m/s2. Determine:

a) a força F

RESPOSTA: F=(ma+mb)aF=(5+3)6F=8*6=48N

b) a força de tração no fio.

RESPOSTA: F-T=mb.a48-T=3*6T=18-48T=20N

BIOGRAFIA (FONTES):

http://www.cefetsp.br/edu/okamura/

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php

http://fisicomaluco.com/wordpress/2010/06/03/leis-de-newton-exercicios-resolvidos/

http://aulasparticulares.org/material-de-apoio/fisica/mecanica/segunda-lei-de-newton

http://www.vestibular1.com.br/revisao/rfis.htm

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAICAAF/exercicios-resolvidos-fundamentos-fisica-7-edicao-cap-05

http://educacao.uol.com.br/planos-aula/medio/fisica-a-segunda-lei-de-newton.jhtm