Embarque em uma jornada histórica e prática pelo universo das Leis de Newton. Desde a maçã até a mecânica clássica, saiba como essas leis revolucionaram nossa compreensão do movimento e forças.
Nesta nova trilha de Física da série Explica do Zero, você vai aprender as Leis de Newton e sua importância para a compreensão do movimento dos corpos na terra.
Também conhecidas como Leis do Movimento, trata-se de um conjunto fundamental de princípios que descrevem o comportamento dos objetos em nosso mundo físico. Elas foram formuladas por Sir Isaac Newton no século XVII e constituem a base essencial para a compreensão da mecânica clássica.
Introdução às Leis de Newton: pontos fundamentais
Nesta primeira videoaula, o professor Leonardo Neves Meirelles faz um resumo das três Leis de Newton e recapitula os pontos mais importantes de cada uma delas: Lei da Inércia, Princípio Fundamental da Dinâmica e Lei da Ação e Reação. Assista!
Leis de Newton e suas Implicações
No universo da Física, poucos nomes ressoam com tanta reverência e impacto quanto o de Sir Isaac Newton. No século XVII, este brilhante cientista e matemático britânico desvendou os segredos por trás dos movimentos que observamos diariamente, deixando-nos um legado eterno: as Três Leis de Newton. Conheça cada uma delas:
Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia)
Esta lei postula que um objeto em repouso permanecerá em repouso, e um objeto em movimento continuará em movimento com a mesma velocidade e na mesma direção, a menos que uma força externa atue sobre ele. Em resumo, os objetos tendem a manter seu estado de movimento ou repouso.
Segunda Lei de Newton (Lei da Força e Aceleração)
Essa lei relaciona a força aplicada a um objeto à sua aceleração e à sua massa. Matematicamente, ela é expressa como F = m * a, onde “F” representa a força aplicada, “m” é a massa do objeto e “a” é a aceleração resultante.
Esta lei estabelece que uma força aplicada a um objeto causará uma mudança na sua velocidade, ou seja, aceleração, e que essa mudança será diretamente proporcional à força aplicada e inversamente proporcional à massa do objeto.
Terceira Lei de Newton (Lei da Ação e Reação)
Esta lei afirma que, para cada ação, há uma reação igual e oposta. Em outras palavras, quando um objeto exerce uma força sobre outro, o segundo objeto reage com uma força de mesma magnitude, mas em direção oposta. Isso significa que as forças sempre ocorrem em pares, atuando em objetos diferentes.
O legado de Isaac Newton: as leis que moldaram a Física clássica
Agora, o professor Leonardo faz uma contextualização histórica que nos leva à compreensão atual sobre o movimento dos corpos. Ele começa traçando a trajetória desde Aristóteles até chegar às famosas Leis de Newton, de Sir Isaac Newton.
1ª Lei de Newton: contexto histórico
Explore a Primeira Lei de Newton e entenda como essa lei fundamental da física evoluiu ao longo da história. Vamos começar com Aristóteles e acompanhar o desenvolvimento do conceito de movimento até chegar às contribuições cruciais de Galileu e, finalmente, à formulação definitiva, por Sir Isaac Newton.
Aristóteles (384 a 322 a.C)
- Aristóteles tentou explicar os movimentos dos corpos dividindo-os em dois tipos: movimentos naturais e movimentos forçados.
- Para ele, os movimentos naturais eram baseados nos quatro elementos: terra, água, ar e fogo, que compunham toda a matéria.
- Aristóteles acreditava que a posição natural de um corpo dependia desses elementos, com a terra sendo a mais pesada e o fogo a mais leve.
- Para explicar o movimento forçado, ele propôs que os objetos eram empurrados por um meio quando forçados a se mover, como a resistência do ar.
Hiparco (130 a.C)
- Hiparco discordou da ideia de que os corpos eram empurrados por um meio.
- Ele sugeriu que os corpos ganhavam uma força transmitida a eles quando lançados, uma ideia que mais tarde foi revista.
Jean Buridan (1300)
- Jean Buridan introduziu o conceito de “ímpeto”, argumentando que os corpos ganhavam uma propriedade quando lançados.
- Ele explicou que os corpos perdiam esse ímpeto devido à resistência do meio, o que fazia com que eventualmente parassem e caíssem.
Galileu (1564-1642)
- Galileu trabalhou com planos inclinados e percebeu que os corpos aceleravam quando se moviam para baixo e desaceleravam quando se moviam para cima.
- Ele introduziu a ideia de que um corpo poderia manter uma velocidade constante em um movimento horizontal se não houvesse resistência do meio.
- Galileu também contribuiu para a compreensão da inércia, observando que um corpo continuaria em movimento uniforme em linha reta a menos que uma força agisse sobre ele.
Sir Isaac Newton (1643-1727)
- Newton formulou a Primeira Lei da Física, conhecida como a Lei da Inércia.
- Ele acreditava em um universo infinito e concebeu um movimento em linha reta com velocidade constante como resultado de uma força resultante igual a zero.
- A Primeira Lei de Newton afirma que um corpo em repouso permanecerá em repouso, e um corpo em movimento continuará em movimento com velocidade constante, a menos que uma força externa atue sobre ele.
- Essa lei revolucionou nossa compreensão do movimento e estabeleceu as bases para as futuras Leis de Newton.
2ª Lei de Newton: princípio fundamental da Dinâmica
Nesta aula, o professor Leonardo explica o que diz a 2ª Lei de Newton, ou o Princípio Fundamental da Dinâmica. Além disso, você vai aprender, na prática, como resolver os exercícios que envolvem a aplicação desta lei para calcular e compreender o comportamento dos corpos em movimento.
2ª Lei de Newton: a relação entre Força, Massa e Aceleração
A 2ª Lei de Newton quantifica os valores das forças através da variação da velocidade de um corpo. Ela é uma das bases da mecânica e por isso é conhecida como princípio fundamental da dinâmica.
Formulada por Sir Isaac Newton, é uma das leis fundamentais da Física, e desempenha um papel relevante na compreensão do movimento de objetos.
Antes de explorar a Segunda Lei, é importante relembrar o que diz a primeira, também conhecida como a Lei da Inércia. Ela estabelece que um objeto permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força externa atue sobre ele. Em outras palavras, os objetos tendem a manter seu estado de movimento, seja ele estático ou em movimento constante, a menos que uma força externa interfira.
No entanto, o que acontece quando uma força atua sobre um objeto? É aqui que a Segunda Lei de Newton entra em cena: ela afirma que a força resultante aplicada a um objeto é diretamente proporcional à sua massa e à sua aceleração. Em termos matemáticos, essa lei pode ser expressa como:
F=m.a
Onde:
- F representa a força resultante aplicada ao objeto (medida em Newtons – N),
- m é a massa do objeto (medida em quilogramas – kg), e
- a é a aceleração que o objeto experimenta (medida em metros por segundo ao quadrado – m/s²).
A Segunda Lei de Newton é fundamental na dinâmica, a área da física que estuda o movimento dos objetos e as forças que o causam. Ela estabelece que, se uma força resultante não nula atuar sobre um objeto, ele experimentará uma aceleração proporcional à força e inversamente proporcional à sua massa. Isso significa que objetos com massas maiores exigirão uma força maior para acelerar na mesma taxa que objetos com massas menores.
3ª Lei de Newton: ação e reação
Nesta aula o professor Leonardo conceitua a terceira Lei de Newton, extremamente importante para compreender as interações entre dois ou mais corpos.
Ação e Reação na Terceira Lei de Newton
A Terceira Lei de Newton é famosa por afirmar que, para toda ação, existe uma reação de igual intensidade, mas em direção oposta. Ela é a conhecida Lei da Ação e Reação. Em outras palavras, quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto (ação), o segundo objeto exerce uma força de mesma intensidade, mas em direção contrária, sobre o primeiro objeto (reação). É importante ressaltar que toda força é uma interação entre dois corpos, ocorrendo, portanto, em pares.
Para ilustrar essa lei, vamos considerar um exemplo em que um carro colide com um bloco. Quando o carro colide com o bloco, o carro exerce uma força sobre o bloco, tentando movê-lo ou alterar sua trajetória. No entanto, de acordo com a Terceira Lei de Newton, o bloco também exerce uma força sobre o carro, de igual intensidade, mas em sentido oposto. Isso significa que as forças de ação e reação estão presentes na interação entre o carro e o bloco.
Exercícios
Questão 1:
De acordo com qual das Leis de Newton um objeto em repouso permanecerá em repouso e um objeto em movimento continuará em movimento com a mesma velocidade e na mesma direção, a menos que uma força externa atue sobre ele?
A) Primeira Lei de Newton
B) Segunda Lei de Newton
C) Terceira Lei de Newton
Questão 2:
Qual das Leis de Newton relaciona a força aplicada a um objeto à sua aceleração e à sua massa?
A) Primeira Lei de Newton
B) Segunda Lei de Newton
C) Terceira Lei de Newton
Questão 3:
De acordo com qual das Leis de Newton, para cada ação, há uma reação igual e oposta?
A) Primeira Lei de Newton
B) Segunda Lei de Newton
C) Terceira Lei de Newton
Questão 4:
Qual das Leis de Newton é frequentemente chamada de “Lei da Inércia”?
A) Primeira Lei de Newton
B) Segunda Lei de Newton
C) Terceira Lei de Newton
Questão 5:
Se você empurra um objeto com uma força constante e ele acelera, qual das Leis de Newton se aplica?
A) Primeira Lei de Newton
B) Segunda Lei de Newton
C) Terceira Lei de Newton
Questão 6:
Quem introduziu o conceito de “ímpeto” como uma propriedade dos corpos em movimento?
A) Aristóteles
B) Hiparco
C) Jean Buridan
D) Galileu
Questão 7:
Qual a principal contribuição de Galileu para a compreensão do movimento dos corpos?
A) Ele introduziu a ideia de movimentos naturais e forçados.
B) Ele propôs que a resistência do ar era a principal força que afetava o movimento dos corpos.
C) Ele observou que um corpo em movimento uniforme em linha reta permanece em movimento, a menos que uma força externa atue sobre ele.
D) Ele definiu os quatro elementos que compunham toda a matéria.
Questão 8:
Qual é o nome da Lei formulada por Sir Isaac Newton que afirma que um corpo em repouso permanecerá em repouso, e um corpo em movimento continuará em movimento com velocidade constante, a menos que uma força externa atue sobre ele?
A) Lei da Ação e Reação
B) Lei da Gravidade
C) Lei da Inércia
D) Lei da Conservação da Energia
Questão 9:
Qual é o nome da lei formulada por Isaac Newton que relaciona força, massa e aceleração?
a) Lei da Inércia
b) Terceira Lei de Newton
c) Segunda Lei de Newton
d) Lei da Gravidade
Questão 10:
De acordo com a Segunda Lei de Newton, como a força aplicada a um objeto está relacionada à sua massa e aceleração?
a) A força é inversamente proporcional à massa.
b) A força é inversamente proporcional à aceleração.
c) A força é diretamente proporcional à massa.
d) A força é diretamente proporcional à aceleração.
Questão 11:
Qual é a unidade de medida da força no Sistema Internacional de Unidades (SI), que homenageia Isaac Newton?
a) Quilograma (kg)
b) Metro (m)
c) Segundo (s)
d) Newton (N)
Questão 12:
Se um corpo de 5 kg experimenta uma aceleração de 4 m/s², qual é a força resultante aplicada a ele?
a) 1.25 N
b) 4 N
c) 9 N
d) 20 N
Questão 13:
De acordo com a Terceira Lei de Newton, como é definida a relação entre as forças de ação e reação em uma interação entre dois objetos?
a) As forças de ação e reação têm magnitudes diferentes.
b) As forças de ação e reação têm direções opostas.
c) As forças de ação e reação têm sentidos iguais.
d) As forças de ação e reação atuam em objetos diferentes.
Questão 14:
Em uma situação em que você empurra uma parede com uma certa força, qual é a força de reação, de acordo com a Terceira Lei de Newton?
a) Não há força de reação, pois a parede não se move.
b) A força de reação é igual à força que você aplicou, mas em direção oposta.
c) A força de reação é igual à força que você aplicou e na mesma direção.
d) A força de reação é maior do que a força que você aplicou.
Questão 15:
Qual é o princípio fundamental da Terceira Lei de Newton?
a) Ação e reação são independentes.
b) Toda ação tem uma reação igual e oposta.
c) A ação é maior do que a reação.
d) A reação é sempre nula.
Gabarito:
Questão 1: a
Questão 2: b
Questão 3: c
Questão 4: a
Questão 5: b
Questão 6: c
Questão 7: c
Questão 8: c
Questão 9: c
Questão 10: d
Questão 11: d
Questão 12: c
Questão 13: b
Questão 14: b
Questão 15: b
