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Leis de Newton

A Dinâmica é a parte da Física que estuda a relação entre forças e movimentos. Sua base reside nas três leis de Newton.

O princípio da inércia ou primeira lei de Newton

Newton tomou por base suas observações e estudos de Galileu Galilei para enunciara chamada lei da inércia ou primeira lei de Newton.

Se sobre um corpo não se exerce nenhuma força resultante, então o corpo permanece em repouso ou se desloca em movimento retilíneo e uniforme.

A comprovação de que um corpo que está em repouso permanece em repouso, na ausência de forças, é evidente. É muito mais difícil compreender que um corpo em movimento, se não atuam forças sobre ele, permaneça sempre em movimento, mantendo sua velocidade e trajetória, ou seja, que se mantenha em movimento retilíneo e uniforme.

Não se pode esquecer de que, ao redor dos corpos, quase sempre se apresentam forças: força de atrito, força de resistência do ar e a força gravitacional (também conhecida como força peso).

O princípio de ação de forças ou segunda lei de Newton

Uma força pode colocar em movimento um corpo que inicialmente se encontrava em repouso, deter um corpo inicialmente em movimento, fazer que a velocidade com que o corpo se desloca aumente ou diminua, ou simplesmente deformá-lo.

Além disso, quando o valor da força aumenta, o efeito também aumenta; por outro lado, uma mesma força pode produzir efeitos diferentes.

Todos esses fatos levaram Newton a formular sua segunda lei da Dinâmica ou segunda lei de Newton.

Segunda Lei de Newton

A força aplicada ao golpear a bola faz com que esta adquira certa aceleração. Se em lugar de uma bola de tênis o golpe for dado em uma bola de futebol (corpo com maior massa), a aceleração provocada será menor.

Quando sobre um corpo atua uma força resultante, FR, produz-se uma aceleração, a, de modo que ambas as grandezas são diretamente proporcionais.

A constante de proporcionalidade é a massa, m, do corpo, Ou seja:

Fr  =  m  • a

Essa expressão se chama equação fundamental da Dinâmica.

A equação fundamental da Dinâmica também pode ser escrita da seguinte forma:

É importante observar que os vetores têm a mesma direção e sentido.

Se sobre um corpo atua mais de uma força, o primeiro membro da equação anterior apresenta a força resultante, considerando-se todas as forças que atuam no corpo:

O símbolo £ chama-se somatório. É utilizado para indicar que se deve realizar uma soma de todos os termos; nesse caso, de todas as forças exercidas sobre um corpo.

Para utilizar essas fórmulas corretamente, devem-se escolher unidades compatíveis no SI. No SI, a força é medida em newtons, a massa em kg e a aceleração em m/s2.

O princípio de ação e reação ou terceira lei de Newton

A terceira lei de Newton indica que as forças sempre aparecem em pares. Quando um corpo A exerce sobre outro corpo, B, certa força (ação), o corpo B também exerce sobre A uma força de igual intensidade e direção, mas de sentido oposto (reação). Nesse exemplo, percebe-se que as forças aparecem aos pares (interação).

Chamando FAB a força que exerce um corpo A sobre um corpo B e FBA a força que um corpo B exerce sobre um corpo A, resulta que:

O sinal negativo indica que as forças têm sentidos opostos. Além disso, essas forças estão aplicadas sobre corpos diferentes, por isso não são anuladas uma pela outra.

Terceira Lei de Newton

As naves espaciais têm um sistema de impulsão com motores que expulsam gases em diferentes direções. Ao expulsar esses gases em um sentido, a nave, devido à terceira lei de Newton, experimenta uma força no sentido oposto. Tal força faz com que a nave se afaste da superfície terrestre.

Exercício Resolvido

Um carro de 1 000 kg recebe uma força do motor correspondente a 1 500 N. A força de atrito tem um valor constante de 500 N. Qual a aceleração do carro?

Tendo em conta os sentidos dos vetores e os valores das forças:

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