As três leis de Newton têm como foco a descrição da dinâmica do movimento. No artigo a seguir iremos explicar com mais detalhes cada uma dessas leis. Vale ressaltar que esse é um tema recorrente nas provas do Enem e vestibulares, então fique ligado!
As três leis de Newton
Em 5 de julho de 1687, o físico inglês Isaac Newton (1643-1727) publicou a sua obra mais importante intitulada “Princípios matemáticos da filosofia natural”. Nessa obra, que tem três volumes, ele apresentou as três leis que levam o seu nome.
Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia
A primeira lei de Newton é também chamada de “lei da inércia”. Ela diz que todo corpo tende a se manter em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme se a resultante das forças atuantes sobre ele for nula.
Em outras palavras, um corpo parado ou que está em movimento com velocidade constante está em equilíbrio. Ainda que milhares de forças atuem sobre ele, todas se cancelam.
Podemos exemplificar da seguinte forma: imagine que um corpo é lançado no vácuo espacial, em uma área de gravidade nula. A tendência desse corpo, após ser lançado, é manter o movimento sempre em linha reta, salvo que uma força surja para alterar a sua direção ou velocidade.
Isso significa que todo corpo se mantém em repouso ou em movimento uniforme ao longo de uma reta. A situação apenas se altera caso esse corpo receba a adição de forças sobre ele.
Segunda Lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica
Essa lei está relacionada à aceleração. Segundo ela, um corpo sujeito a uma força resultante diferente de zero apresentará aceleração no sentido da força resultante. Foi formulada tendo como base a equação abaixo:
→ →
FR = ma
Nessa equação:
FR – força resultante (N)
m – massa (kg)
a – aceleração (m/s²)
A Segunda Lei de Newton foi elaborada, originalmente, tomando por base uma grandeza física denominada quantidade de movimento ou movimento linear. Seu enunciado diz que a força resultante sobre um corpo é obtida pela variação da sua quantidade de movimento em relação a um intervalo de tempo.
Observe a equação abaixo:
→
FR = QF – Qi / t → Q = mv
Nessa equação:
QF e Qi – quantidade de movimento final e inicial (kg.m/s)
Δt – intervalo de tempo (s)
v – velocidade (m/s)
A equação também é utilizada para a definição do que é impulso. Segundo essa lei de Newton, o impulso consiste na variação da quantidade de movimento. Tal variação é resultado da aplicação de uma força em um determinado intervalo de tempo, confira abaixo:
I = QF – Qi → I = F. → F. = QF – Qi
Nessa equação:
I = impulso (kg.m/s)
Terceira lei de Newton ou Lei da Ação e Reação
Conhecida como a “Lei da Ação e Reação”, a Terceira Lei de Newton nos diz que: caso um corpo A aplique sobre um corpo B determinada força, o corpo B produzirá sobre o corpo A uma força de reação. Essas forças (ação e reação) apresentam a mesma intensidade e atuam em sentidos opostos.
Segundo o que determina essa lei, as forças surgem aos pares, não sendo possível que um par de forças (ação e reação) apareça em um único corpo.
Podemos exemplificar a terceira lei de Newton com o nosso andar. Quando andamos estamos empurrando o chão atrás de nós, que, por sua vez, nos empurra para a frente. Isso acontece devido à força de atrito estabelecida entre os nossos pés e o chão.
Também podemos exemplificar através das hélices dos barcos. As pás das hélices, para que eles se movam sobre a água, a empurram para trás. A água, então, empurra o barco para a frente.
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Leis de Newton e suas aplicações
Há diversas situações a que as leis de Newton podem ser aplicadas, com destaque para as forças de atrito, a aplicação das forças centrípetas em trajetórias curvas e a decomposição do peso no plano inclinado.
Leis de Newton e gravidade
As leis de Newton, aplicadas ao contexto da gravitação, serviram de base para originar a teoria da gravitação universal. Segundo essa teoria, a força de atração gravitacional é proporcional ao produto das massas que se atraem e ainda inversamente proporcional à distância que separa essas massas.
Confira abaixo a fórmula usada para calcular a força gravitacional:
F = GMm / r2
Nessa equação:
G – constante de gravitação universal (6,67.10-11 Nm²/kg²)
M e m – massas dos corpos (kg)
r – distância entre os corpos (m)
A partir da lei da gravitação universal, se tornou possível determinar a órbita de diferentes corpos celestes como, por exemplo, planetas e asteroides. Essa lei ainda permite obter os resultados que foram descritos pelas leis de Kepler e que dizem respeito às órbitas planetárias e dos satélites.
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FAQ – Perguntas Frequentes: Leis de Newton
1. O que define a Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia?
A Primeira Lei estabelece que um corpo tende a manter seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme (MRU), a menos que uma força resultante não nula atue sobre ele. Basicamente: se a força resultante é zero, a velocidade é constante.
2. Como é feito o cálculo da Segunda Lei de Newton?
O Princípio Fundamental da Dinâmica relaciona a força resultante à massa e à aceleração. A fórmula principal é:
FR = m * a
(Onde FR = força em Newtons, m = massa em kg e a = aceleração em m/s²).
O texto também apresenta a força como a variação da quantidade de movimento (Q) pelo tempo:
FR = (QF – Qi) / t
3. O que explica a Terceira Lei de Newton (Ação e Reação)?
Ela determina que, se um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exerce uma força de mesma intensidade e direção sobre o corpo A, porém em sentido oposto. Um ponto crucial é que essas forças nunca se anulam, pois são aplicadas em corpos diferentes.
4. Como as leis de Newton se aplicam à gravidade?
As leis de Newton permitiram a criação da Lei da Gravitação Universal, que calcula a força de atração entre dois corpos massivos:
F = G * (M * m) / r^2
(Onde G é a constante gravitacional, M e m são as massas e r é a distância entre elas).
5. Qual a relação entre força e impulso?
O Impulso (I) é o resultado de uma força aplicada durante um intervalo de tempo, gerando uma mudança na quantidade de movimento (Q). As fórmulas são:
I = F * t
ou
I = QF – Qi
