Explicamos o que são as Leis de Newton, como explicam a inércia, a dinâmica e o princípio de ação-reação.
Quais são as leis de Newton?
As Leis de Newton ou Leis do Movimento de Newton são os três princípios fundamentais nos quais se baseia a mecânica clássica , um dos ramos da física . Eles foram postulados por Sir Isaac Newton em sua obra Philosohiae naturalis principia mathematica (“Princípios matemáticos da filosofia natural”) de 1687.
Esse conjunto de leis físicas revolucionou os conceitos básicos sobre o movimento dos corpos que a humanidade possuía. Juntamente com as contribuições de Galileo Galilei, constitui a base da dinâmica . Quando combinado com a Lei da Gravitação Universal de Albert Einstein, permite-nos deduzir e explicar as Leis de Kepler do movimento planetário.
No entanto, as Leis de Newton são válidas apenas dentro de referenciais inerciais , ou seja, aqueles que não são acelerados e nos quais intervêm apenas forças reais. Além disso, essas leis são válidas para objetos que se movem a uma velocidade muito mais lenta do que a velocidade da luz (300.000 km / s).
As Leis de Newton partem da consideração do movimento como o deslocamento de um objeto de um local para outro, levando em consideração o local onde ocorre, que também pode se mover a uma velocidade constante em relação a outro local.
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Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia
A primeira lei de Newton se contradiz inicialmente formulada na antiguidade pelo sábio grego Aristóteles, para quem um corpo poderia reter seu movimento se fosse aplicada uma força sustentada. Newton afirma, em vez disso:
“Todo corpo persevera em seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja forçado a mudar seu estado por forças impressas nele . “
Portanto, um objeto que está se movendo ou que está em repouso não pode alterar esse estado, a menos que algum tipo de força seja aplicada a ele.
De acordo com este princípio, o movimento envolve magnitudes que são vetoriais (dotadas de direção e sentido) . A aceleração pode ser calculada a partir da velocidade inicial e final. Além disso, propõe que os corpos em movimento sempre tendem a se deslocar em uma trajetória reta e uniforme.
Um exemplo perfeito da lei da inércia é um lançador de peso nas Olimpíadas. O atleta ganha impulso movendo-se em círculos, girando sobre seu próprio eixo o peso amarrado com corda (movimento circular), até atingir a aceleração necessária para soltá-lo e vê-lo voar em linha reta (movimento retilíneo uniforme).
Este movimento retilíneo continua até que a gravidade dobre sua trajetória. Ao mesmo tempo, a fricção do objeto com o ar diminui (aceleração negativa) até cair.
Segunda lei ou lei fundamental da dinâmica
Nesta lei Newton define o conceito de força (representado por F ), afirmando que:
“A mudança de um movimento é diretamente proporcional à força impressa nele e ocorre de acordo com a linha reta ao longo da qual essa força é impressa.”
Isso significa que a aceleração de um objeto em movimento sempre responde à quantidade de força aplicada a ele em um determinado momento, para modificar sua trajetória ou velocidade.
A partir dessas considerações surge a equação fundamental da dinâmica para objetos de massa constante:
Força resultante (F resultante ) = massa (m) x aceleração (a)
Uma rede de força atua sobre um corpo de massa constante e lhe dá uma determinada aceleração. Nos casos em que a massa não é constante, a fórmula focará mais no momento (p), de acordo com a seguinte fórmula:
Quantidade de movimento (p) = massa (m) x velocidade (v). Portanto: F net = d (mv) / dt.
Assim, a força pode estar relacionada à aceleração e à massa, independentemente de esta última ser ou não variável.
Para exemplificar essa segunda lei, o caso da queda livre é ideal: se deixarmos cair uma bola de tênis de um edifício, a aceleração que ela experimenta aumentará com o passar do tempo , uma vez que a força da gravidade estará agindo sobre ela . Assim, sua velocidade inicial será zero, mas uma força constante será aplicada a ele em linha reta, para baixo.
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Terceira lei ou princípio de ação e reação
De acordo com a terceira lei de Newton,
“Cada ação corresponde a uma reação igual, mas na direção oposta : o que significa que as ações mútuas de dois corpos são sempre iguais e dirigidas na direção oposta.”
Desta forma, sempre que uma força é exercida sobre um objeto, ela exerce uma força semelhante na direção oposta e de igual intensidade, portanto, se dois objetos (1 e 2) interagirem, a força exercida por um sobre o outro será igual em magnitude àquela exercida pelo outro no primeiro, mas de sinal oposto.
Ou seja: F 1-2 = F 2-1 . A primeira força será conhecida como “ação” e a segunda força como “reação”.
Para demonstrar essa terceira lei, basta observar o que acontece quando duas pessoas de peso semelhante correm em direções opostas e colidem: ambas receberão a força uma da outra e serão arremessadas na direção oposta. O mesmo acontece quando uma bola ricocheteia na parede e é lançada na direção oposta, com uma força semelhante à que projetamos ao jogá-la.
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Biografia de Isaac Newton
Isaac Newton (1642-1727) nasceu em Lincolnshire, Inglaterra. Filho de camponeses puritanos, seu nascimento foi traumático e ele veio ao mundo tão magro e franzino que presumiram que ele não viveria muito.
No entanto, ele cresceu e se tornou uma criança excêntrica, com talentos iniciais para a matemática e a filosofia natural. Na idade de dezoito anos, ele entrou na Universidade de Cambridge para continuar seus estudos. Conta-se que ele entrava muito pouco na sala de aula, pois seu principal interesse era a biblioteca e a formação autodidata.
Isso não impediu seu desenvolvimento acadêmico. Ele se tornou um físico, teólogo, filósofo e matemático de importância, reconhecido pela Royal Society . Ele é creditado com a invenção do cálculo matemático, bem como com vários estudos sobre óptica e luz .
Além disso, ele contribuiu enormemente para o desenvolvimento da matemática e da física : ele descobriu o espectro de cores da luz, formulou uma lei de condução térmica , outra sobre a origem das estrelas , sobre a velocidade do som no ar e a mecânica dos fluidos , e um enorme etc. Seu grande trabalho foi o Philosophiae naturalis principia mathematica .
Newton morreu em 1727, tendo sido um cientista respeitado e honrado, recebendo uma nomeação senhorial (“senhor”) da Rainha Anne da Inglaterra. Ele sofria de cólicas renais e outras doenças renais que, após muitas horas de delírio, finalmente o levaram ao túmulo em 31 de março.
