Leis de Newton: o que são, fórmulas e exercícios

Em resumo:

As Leis de Newton, formuladas no século XVII, são os três princípios fundamentais da física que descrevem as causas do movimento e a dinâmica dos corpos.
1ª Lei (Inércia): Um corpo tende a manter o seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme a menos que uma força externa atue sobre ele.
2ª Lei (Princípio Fundamental da Dinâmica): A força aplicada a um objeto é diretamente proporcional à sua massa multiplicada pela aceleração resultante (F = ma).
3ª Lei (Ação e Reação): Para toda força exercida sobre um corpo (ação), surge uma força de mesma intensidade e direção, mas em sentido oposto (reação).

Desde o princípio da humanidade, a observação do movimento tem intrigado cientistas, filósofos e curiosos de todas as épocas.

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Durante séculos, o entendimento sobre o que impulsiona os objetos em movimento permaneceu envolto em mistério, até que um físico inglês, Sir Isaac Newton, lançou as bases para a compreensão moderna do movimento com suas famosas Leis de Newton.

As Leis de Newton, formuladas no século XVII, são os princípios fundamentais que governam o comportamento dos corpos em movimento. Essas leis descrevem as relações entre a força aplicada a um objeto e sua aceleração resultante.

Compreender e aplicar essas leis é essencial para uma infinidade de campos, desde a construção de máquinas e veículos até o estudo dos fenômenos naturais que ocorrem no cosmos.

Além de conferir o que são e como funcionam as Leis de Newton, você poderá testar seus conhecimentos com os exercícios que separamos no final.

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Introdução às Leis de Newton

As Leis de Newton são um conjunto de princípios fundamentais que descrevem o movimento dos corpos e são essenciais para o estudo da física.

Formuladas por Sir Isaac Newton no século XVII, essas leis estabelecem as bases para compreender como os objetos se movem e interagem no universo.

As três leis de Newton, quando combinadas, descrevem a dinâmica dos corpos, ou seja, as causas que podem alterar seu estado de movimento.

Ao estudar as Leis de Newton, é possível compreender e prever o comportamento dos corpos em movimento, calcular forças e acelerações e explorar as bases da física.

Primeira Lei de Newton: Lei da Inércia

A Primeira Lei de Newton, também conhecida como a Lei da Inércia, é uma das três leis fundamentais da física formuladas por Sir Isaac Newton.

Essa lei está intimamente relacionada ao conceito de inércia. A inércia é a propriedade de um objeto de resistir a qualquer alteração em seu estado de movimento.

Quanto maior a massa de um objeto, maior será sua inércia. Isso significa que um objeto com grande massa exigirá uma força maior para alterar sua velocidade ou direção em comparação a um objeto com menor massa.

O que é a Primeira Lei de Newton?

A Primeira Lei de Newton, também conhecida como Lei da Inércia, estabelece que:

Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a manter sua velocidade constante em linha reta, a menos que uma força externa atue sobre ele.

A Primeira Lei de Newton nos mostra que um objeto em equilíbrio, seja ele em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, não sofrerá nenhuma mudança em seu estado de movimento sem a aplicação de uma força externa.

Exemplos práticos da aplicação da Lei da Inércia

Confira alguns exemplos que ilustram a aplicação da Primeira Lei de Newton no nosso cotidiano, evidenciando a relação entre a inércia e o movimento dos corpos.

Quando um veículo em alta velocidade faz uma curva. Os passageiros tendem a ser empurrados para o lado oposto da curva devido à tendência do corpo de permanecer em movimento retilíneo uniforme.

Quando se retira rapidamente um tapete debaixo de um objeto em repouso. O objeto tende a permanecer em seu estado de repouso e cai no chão, pois não há força para impulsioná-lo.

Sensação de “solavanco” que sentimos quando um veículo acelera repentinamente.

Segunda Lei de Newton: Lei Fundamental da Dinâmica

A Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei Fundamental da Dinâmica, descreve a relação entre a força aplicada a um objeto, sua massa e a aceleração resultante. Essa lei é fundamental para entender como as forças influenciam o movimento dos corpos.

Relação entre força, massa e aceleração:

Conforme a Segunda Lei de Newton, a aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força aplicada a ele e inversamente proporcional à sua massa. Isso significa que, para uma força constante, quanto maior a massa do objeto, menor será sua aceleração, e vice-versa.

A equação da Segunda Lei de Newton permite calcular a força necessária para gerar uma determinada aceleração em um objeto de massa conhecida.

F = ma

F: representa a força aplicada
m: massa do objeto
a: aceleração resultante.

Exemplos de cálculos usando a Segunda Lei de Newton:

Confira alguns exemplos que ilustram como a Segunda Lei de Newton é aplicada na prática:

Cálculo da força necessária para acelerar um veículo. Se conhecermos a massa do veículo e a aceleração desejada, podemos usar a fórmula F = ma para determinar a força requerida.
Mola comprimida ou esticada. Através da Segunda Lei de Newton, podemos determinar a força resultante aplicada pela mola com base na sua constante elástica e no deslocamento da mesma.

Terceira Lei de Newton: Princípio da Ação e Reação

A Terceira Lei de Newton, conhecida como Princípio da Ação e Reação, afirma que para toda ação há sempre uma reação de mesma intensidade, mas em direções opostas.

Isso significa que quando um objeto exerce uma força sobre outro, o segundo objeto reage com uma força de mesma magnitude, mas em sentido contrário.

Como as forças atuam em pares?

Segundo o princípio da Ação e Reação, as forças sempre atuam em pares. Quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto, o segundo objeto exerce uma força de mesma intensidade, porém em direção oposta, sobre o primeiro objeto.

Essas forças são chamadas de “ação” e “reação” e são partes de uma interação mútua entre os objetos.

Exemplos práticos da Terceira Lei de Newton:

Confira exemplos que ilustram como a Terceira Lei de Newton se aplica em situações cotidianas, onde as forças sempre atuam em pares de ação e reação:

Quando o foguete expele gases em alta velocidade para trás, esses gases exercem uma força para trás, e o foguete, por sua vez, recebe uma força de reação para frente. Essa força impulsiona o foguete no espaço.

Ao dar um passo para frente, a pessoa empurra o chão para trás com o pé. Como resultado, o chão exerce uma força de reação para frente, impulsionando a pessoa para frente.

Resumo

Primeira Lei de Newton

Um objeto em repouso tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força externa atue sobre ele. Este é o princípio da inércia.

Se F = 0, então: v=0 ou v=constante

Segunda Lei de Newton

A aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa.

F = ma

Terceira Lei de Newton

A Terceira Lei de Newton estabelece que as forças de ação e reação entre dois corpos são de igual magnitude e direção, mas de sentidos opostos.

Ela afirma:

|F₁₂| = – |F₂₁|

Exercícios

Separamos uma sequência com 5 exercícios para que você possa testar suas habilidades e conhecimentos no tema. Confira seus resultados no gabarito ao final!

1) (Cefet-MG) Um veículo segue em uma estrada horizontal e retilínea e o seu velocímetro registra um valor constante. Referindo-se a essa situação, assinale (V) para as afirmativas verdadeiras ou (F) para as falsas.

( ) A aceleração do veículo é nula.

( ) A resultante das forças que atuam sobre o veículo é nula.

( ) A força resultante que atua sobre o veículo tem o mesmo sentido do vetor velocidade.

A sequência correta encontrada é

a) V F F.

b) F V F.

c) V V F.

d) V F V.

2) O peso de um objeto na lua é de 48 N. Determine o peso desse objeto na Terra.

Dados: Gravidade da Terra = 10 m/s2; Gravidade da lua = 1,6 m/s2.

a) 350 N

b) 300 N

c) 200 N

d) 150 N

e) 50 N

3) Relacione as três leis de Newton com os respectivos enunciados.

1ª lei de Newton
2ª lei de Newton
3ª lei de Newton

() Determina que a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração do corpo.

() Enuncia que a toda ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.

() Indica que um corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante passe a atuar sobre ele.

4) Analise as afirmações a respeito da inércia e marque a alternativa falsa:

a) A massa é a medida quantitativa da inércia.

b) Na falta de atrito, um corpo em movimento permanecerá em movimento perpetuamente.

c) A situação de movimento retilíneo uniforme é denominada de equilíbrio dinâmico.

d) A tendência de um corpo em movimento uniforme e com aceleração constante é manter-se em movimento perpetuamente.

e) O princípio da inércia é enunciado para corpos que estejam em repouso ou em velocidade constante.

5) Marque a alternativa correta a respeito da Terceira lei de Newton.

a) A força normal é a reação da força peso.

b) Ação e reação são pares de forças com sentidos iguais e direções opostas.

c) A força de ação é sempre maior que a reação.

d) Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e sentido.

e) Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade, mas sentido oposto.

GABARITO

1) Letra C.

Verdadeira: A aceleração é nula porque não há variação na marcação da velocidade feita pelo velocímetro. Se não há variação de velocidade, não há aceleração.

Verdadeira: A força é resultado do produto da massa pela aceleração. Se a aceleração é nula, a resultante das forças que atuam sobre o veículo também é nula.

Falsa: Não há vetor força resultante, uma vez que a força é nula.

2) Letra B.

A força peso é definida como o produto da massa pela gravidade. Sendo assim, podemos escrever que o peso do objeto na lua é:

P = m. g_L

48 = m . 1,6

m = 30 kg

A massa independe da gravidade, assim, a massa do objeto na Terra também é de 30 kg. O peso do objeto na Terra é, portanto:

P = m . g_T

P = 30 . 10

P = 300 N

3) Resposta: (2); (3) e (1).

Lei da inércia (1ª lei de Newton): indica que um corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante passe a atuar sobre ele.

Lei fundamental da dinâmica (2ª lei de Newton): determina que a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração do corpo.

Lei da ação e reação (3ª lei de Newton): enuncia que a toda ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.

4) Gabarito: Letra D

A tendência de um corpo em movimento uniforme é manter seu movimento perpetuamente. O que torna a alternativa errada é o fato de dizer que o movimento uniforme possui aceleração constante.

5) Letra E.

a) Incorreta: Força normal e força peso não são par de ação e reação;

b) Incorreta: Ação e reação são pares de forças com sentidos opostos e direções iguais;

c) Incorreta: Ação e reação possuem mesma intensidade;

d) Incorreta: Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e sentido oposto;

e) Correta.

Confira também:
+ Força: o que é, tipos, características e exemplos
+ O que é Inércia?

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