8° série: As Leis de Newton

As três leis de Newton

Isaac Newton, a partir de suas reflexões e análises, enunciou as três leis básicas do movimento que herdaram o seu nome, em homenagem.

Primeira Lei de Newton

Esta lei responde à pergunta sobre o que é Referencial inercial, e remove a ideia aristotélica de que é necessária a presença de uma força para que um corpo permaneça em movimento. As definições de Inércia e de referencial inercial fundamentam-se na ideia de força conforme definido (como a expressão física da interação entre DOIS entes físicos), e assim o conceito de força é primordial dentro das leis da mecânica.

Segunda Lei de Newton

Esta lei pode ser assim enunciada: a força que atua em um corpo é diretamente proporcional à aceleração que ele apresenta, e a constante de proporcionalidade é a massa do corpo. Repare que a Segunda Lei completa (baseada na Terceira Lei e na Primeira Lei) é a definição de força, estabelecendo ela o módulo e também a unidade desta. A unidade de força deriva de unidades pré-estabelecidas: a unidade de aceleração (m/s²) e a de massa (Kg - vide quilograma-padrão).

Quando uma força é aplicada, esta produz trabalho e transfere ou remove energia do objeto sobre o qual atua, desde que o objeto se mova de forma paralela à força aplicada.

As pseudo-forças ou forças inerciais "transformam", imaginariamente, um referencial não inercial em inercial, permitindo que as previsões decorrentes do uso das Leis de Newton nas referências não inerciais concordem com o que é observado a partir destes referenciais. Sem estas correções, as previsões e as observações não concordariam. O nome força inercial dado às estas pseudo-forças é portanto bem sugestivo.

Terceira Lei de Newton

Esta lei refere-se à força como expressão física da interação entre DOIS objetos. Segundo esta Lei, para haver força, ou melhor: forças (uma vez que sempre aparecem aos pares), devemos ser capaz de encontrar DOIS físicos em interação. Se não formos capazes de identificar os dois objetos ou entes, e acharmos que existe uma força sobre um único objeto do universo, então estaremos diante do que se chama em física de pseudo-força (falsa força) ou força inercial, e não de uma força em sua definição formal. O exemplo mais preciso é o do movimento circular, onde há uma força centrípeta (real), mas não há uma força (na definição do termo) centrífuga. A força centrífuga não existe como força real e sim como uma pseudo-força (uma falsa força) observada em referenciais NÃO inerciais.

A Terceira Lei pode ser assim enunciada: se um corpo "A" aplicar uma força sobre um corpo "B", este último aplicará sobre "A" outra força da mesma intensidade e mesma direção, mas no sentido contrário.

8° série: FORÇA

Em física clássica, a força (F) é aquilo que pode alterar (num mesmo referencial assumido inercial) o estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou de deformá-lo. Esta definição não pode ser desvinculada da Terceira Lei de Newton (que "afirma" que a força é a expressão física para a interação entre dois entes físicos [ou entre duas partes de um mesmo ente], definindo então a direção, o sentido e a igualdade dos módulos das forças de um par ação-reação), e da Segunda Lei de Newton (que define o módulo da força baseando-se na definição de aceleração e do quilograma-padrão [massa]).

Detectamos uma força através de seus efeitos. Estes podem ser: a variação no módulo da velocidade do corpo (por exemplo, quando se dá um chute numa bola em repouso); uma alteração na direcção e sentido do movimento do corpo (no Movimento Circular Uniforme ou no "efeito" no voo de uma bola); ou pode haver uma deformação no corpo em que é aplicada a força (e.g. a deformação momentânea da bola quando é chutada).

8 série - Exercícios revisão movimentos

Exercícios movimentos:

1 – Numa corrida de fórmula 1, a volta mais rápida foi feita em 1 min 20 s, com velocidade de 180 km/h. Qual o comprimento da pista em metros?
R: 4000 m

2 – Um ciclista percorre uma pista com velocidade de 36 km/h. Qual a velocidade do ciclista em m/s?
R: 10 m/s

3 – Qual a velocidade em km/h, de uma pessoa que percorre a pé, 1200 m em 20 min?
R: 3,6 km/h

4 – Calcule a velocidade, em m/s, de um móvel que percorre 14,4 km em 3 mim.
R: 80 m/s

5 – Um avião voa com velocidade de 980 km/h. Calcule o espaço percorrido em 24 mim.
R: 392 km

6 – Calcule o percurso que um ciclista faz em 30 mim com velocidade de 40 km/h.
R: 20 km

7 – Um carro de corrida percorre 450 km em 1h e 15 mim. Calcule a velocidade em m/s.
R: 100 m/s

8 – Um trem com 100 m de comprimento e velocidade de 10 m/s passa por uma ponte de 200 m de extensão. Calcule quanto tempo o trem leva para cruzar inteiramente a ponte.
R: 30 s.

9 – Um trem passa numa estação com velocidade de 38 km/h, 12 min depois passa em outra estação com velocidade de 58 km/h. Calcule a aceleração.
R: 100 km/h²

10 – Um móvel desloca-se com velocidade de 420 m/s após 15 s. Calcule a aceleração.
R: 28 m/s²

11 - Um carro partindo do repouso leva 5 s para alcançar a velocidade de 20 m/s, calcule sua aceleração.
R: 4 m/s²

12 - Um veículo trafega em uma pista a 20 m/s. De repente o sinal de trânsito à sua frente fica vermelho. Considerando que o motorista tenha levado 5 s para frear completamente o carro, calcule a aceleração do carro.
R: - 4 m/s²