Para o estudo do movimento são usados como base Leis de Newton. Ele estabelece as relações entre movimentos e forças.
Nessas leis, os fenômenos da natureza com respeito ao movimento são explicados. Observando a natureza, atingiu-se o princípio da inércia, ao observar que os corpos em movimento a mantêm por si próprios sem serem empurrados por ninguém.
A inércia de um corpo pode ser superada exercendo uma força sobre ele, o corpo apresentando uma aceleração. A segunda lei estabelece a relação para determinar a aceleração que um corpo experimenta sob a ação de uma força.
Sendo o As três leis de Newton, as bases da mecânica, expõem, de forma simples, estes princípios: da inércia, da massa e o princípio da ação e reação, com exercícios fáceis de entender.
CONCEITOS BÁSICOS "para entender as leis de Newton"
Massa:
A massa de um corpo é a quantidade de matéria que o compõe. É medido em quilogramas (kg) ou libras (lb). [1]
Movimento:
Mudança de posição de um corpo, em relação a um sistema de referência. [dois]
Movimento uniforme da linha:
É aquele movimento de um corpo em velocidade constante (magnitude e direção), com uma trajetória reta. [3]. Veja a figura 1.
Aceleração:
Mudança na velocidade de um objeto por unidade de tempo.
Força:
Ação exercida por um corpo sobre outro, produzindo movimento ou deformação.
Primeira lei de Newton "Princípio da Inércia"
A inércia é a propriedade da matéria, pela qual, se um corpo está em movimento, tende a continuar se movendo; se estiver em repouso, tende a permanecer em repouso. Veja a figura 2. Quanto maior a massa de um corpo, maior sua inércia.
O princípio da inércia, estabelecido por Isaac Newton, postula que "Se nenhuma força atua em um corpo, ou várias forças que se cancelam agem, então o corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme". [4]. Veja a figura 3.
A sensação desagradável no estômago que se sente quando um elevador arranca abruptamente, é devido à inércia, à resistência do corpo ao movimento. A inércia também é observada quando o motorista de um veículo acelera e os passageiros do veículo se inclinam para trás, se o motorista freia repentinamente, os passageiros se inclinam para frente, tendendo a continuar com o movimento que tinham.
Segunda Lei de Newton "Princípio da Missa"
Para superar a inércia de um corpo, uma força pode ser aplicada. A segunda lei de Newton estabelece a relação entre a força aplicada, a massa do objeto e a aceleração que ele adquire.
Na figura 4, você tem dois cavalos que exercem a mesma força em uma carroça, mas na carroça da direita há mais massa, então a carroça se moverá mais devagar, com menos aceleração.
Na figura 5, existem dois carrinhos com a mesma massa. Maior força é exercida sobre a carroça da direita, pois ela tem dois cavalos, então a carroça se moverá com maior aceleração do que a da esquerda.
A segunda lei de Newton afirma que “A aceleração que um corpo adquire, sob a ação de uma força, é diretamente proporcional à força em inversamente proporcional à sua massa”. Veja a figura 6.
Exercício 1 Que aceleração o carro azul da figura 7 adquire quando é puxado com uma força de 2000 N? O carro tem massa de 1.000 kg.
solução:
Aplicando a segunda lei de Newton, a aceleração é o quociente entre a força aplicada e a massa do carro
Assim o carro terá uma aceleração de 2 m / s2. Para cada segundo que passa, sua velocidade aumentará 2m / s.
Peso de um objeto
O peso de um corpo é a força com que a terra o puxa em sua direção. Se um objeto cair livremente, ele adquire uma aceleração de aproximadamente 9,81 m / s2, conhecida como “aceleração da gravidade (g)”.
O peso é uma força que está sempre direcionada para a terra. Pela segunda lei de Newton, é dado por: Peso = mg
Em qualquer lugar do planeta a massa de um corpo é a mesma, não varia, porém, a aceleração da gravidade varia de um ponto a outro da terra, portanto, o peso também varia. Isso porque a Terra se comporta como se todo o seu poder de atração estivesse acumulado em seu centro, quanto mais próximo do centro ela está, maior a força de atração, maior o peso. Veja a figura 8.
Exercício 2 Qual é a massa de uma mulher pesando 600 N?
Solução
A segunda lei de Newton é aplicada para determinar o peso de um corpo, conforme mostrado na Figura 9.
Exercício 3 Determine o peso de um homem cuja massa é de 70 kg, quando ele está localizado em:
a) O mar. Ao nível do mar, a aceleração da gravidade é g = 9,81 m / s2
b) No pólo norte, onde a gravidade é g = 9,83 m / s2
c) No equador, com g = 9,78 m / s2
Solução
A Figura 10 mostra o cálculo do peso do homem ao nível do mar, no pólo norte e no equador. Como a gravidade é diferente, os pesos são diferentes, mas a massa permanece constante.
Terceira Lei de Newton "Princípio de Ação e Reação"
A terceira lei de Newton afirma que "Sempre que um corpo exerce uma força (ação) em outro corpo, ele reage com uma força igual e oposta aplicada ao primeiro corpo". [5º].
Na figura 11 este princípio pode ser observado: quando uma pessoa no barco A empurra o barco B. Com o remo, o barco B se move para a direita, enquanto o barco A se move para a esquerda pela força de reação do barco B no barco A.
Exercício 4 Determine a força com que a mesa empurra o livro.
solução:
Pela lei de ação e reação (terceira lei de Newton), a força exercida pelo livro sobre a mesa é a mesma que a força exercida pela mesa sobre o livro, só que na direção oposta. Como as magnitudes das forças são da mesma magnitude, mas na direção oposta, a soma das forças é zero e o livro permanece em repouso (primeira lei de Newton). Veja a figura 13.
CONCLUSÕES:
El principio de inercia establece las relaciones entre los movimientos y las fuerzas que se aplican sobre un cuerpo. Si la fuerza es nula, el movimiento es rectilíneo y uniforme, o el cuerpo se mantiene en reposo. Si la fuerza sobre el cuerpo no es nula hay una aceleración (cambio de velocidad).
El principio de masa, la segunda Ley de Newton, establece la relación entre la fuerza aplicada, la masa del objeto y la aceleración que experimenta. La aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
El principio de acción y reacción, o tercera Ley de Newton, enuncia que la fuerza ejercida de un cuerpo A sobre un cuerpo B, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la ejercida por el cuerpo B sobre el cuerpo A.