Algumas pessoas vêm a esse mundo para marcá-lo de forma positiva e deixam um legado que transcende gerações. Esse é o caso de Isaac Newton (1643-1727), um estudioso inglês de diversas áreas, mas que obteve grande destaque no campo das ciências exatas.
Newton foi um dos nomes mais marcantes da Física e é sobre essa matéria que conversaremos neste artigo. Além da Lei da Gravitação Universal, ele também contribuiu para a disciplina com a criação de três outras importantes leis, sobre as quais discutiremos a seguir!
E aí, quer saber mais sobre esse tema importantíssimo para o Enem e outros vestibulares? Então, vem com a gente descobrir como funcionam as Leis de Newton, quais são as suas aplicações e como elas são cobradas na prova!
Lei da Inércia
A primeira lei sobre qual falaremos — e que é considerada uma das mais importantes para a prova de Física no Enem — é a Lei da Inércia.
A Lei da Inércia nos diz que um corpo, independentemente de qual seja, tende a permanecer imóvel ou em movimento até que uma força seja exercida sobre ele.
Outra característica importante aqui é a sua relação com a massa. Quanto mais pesado um corpo, mais ele tem essa tendência de continuar em inércia. Ou seja: à medida que se aumenta a massa do objeto (e não o peso, lembre-se disso!), a força necessária para tirá-lo da inércia também cresce.
Para isso, basta pensar na dificuldade que temos de movimentar uma cadeira que está parada. Agora, pense na força que você precisa para fazer para que um carro parado mova-se um milímetro sequer. Bem diferente, não é?
Exemplos e aplicações da 1ª Lei de Newton
A Lei da Inércia é muito utilizada no campo da Mecânica. Alguns exemplos do dia a dia em que essa lei é utilizada são:
- o ato de frear um carro. Imagine um automóvel em movimento constante que é subitamente freado. Ele só para de andar por conta de outra força, o atrito. Se ela não existisse, ele continuaria seguindo o seu rumo até colidir com outro corpo;
- cintos de segurança. A importância do uso desse dispositivo também tem tudo a ver com a Lei da Inércia. Ele cria uma força que nos mantém nos bancos em caso de colisão, interrompendo a inércia de nossos corpos (que estão em movimento) e evitando choques e acidentes;
- elevador: a Lei da Inércia (aliada a outros conceitos físicos) também está presente quando andamos de elevador.
Princípio Fundamental da Mecânica
A 2ª Lei de Newton também não pode ficar de fora quando o assunto é estudar física para o vestibular. A sua fórmula básica é: m = FR / a ou FR = m.a, sendo FR = força resultante, a = aceleração e m = massa.
Nessa Lei, temos a aplicação de tudo o que foi visto como conceito na 1ª Lei de Newton. Ou seja, aqui, são aplicados os aprendizados de que precisamos exercer uma força proporcional à massa para colocar um determinado corpo em movimento.
Aqui, entramos em contato com outro conceito importantíssimo: a força peso (P = m.g). Essa força tem tudo a ver com a gravidade, outra especialidade de Isaac Newton.
Observe que, muitas vezes, para chegarmos ao cálculo da 2ª Lei, precisamos antes determinar a força peso, que é calculada como o produto da massa pela gravidade do planeta em que o corpo se encontra.
Ah, um ponto importante! Nessa lei, a resultante nunca é igual a zero e a velocidade não é constante, ok? Tenha sempre isso em mente na hora de resolver os exercícios.
Exemplos e aplicações da 2ª Lei de Newton
Além das aplicações vistas na 1ª Lei, que têm bastante relação com o que vemos também na 2ª, um exemplo prático e facilmente observado aqui é a situação de uma corrida.
Imagine que muitas pessoas estão competindo, mas duas delas brigam pelo primeiro lugar. A pessoa A tem uma massa de 50 kg, enquanto a B, 70 kg.
À primeira vista, podemos pensar que a pessoa A corre muito mais, não é mesmo? Ela é mais leve e, portanto, mais veloz. Isso, no entanto, depende muito. É aí que entra a 2ª Lei!
O vencedor da corrida não dependerá exclusivamente da massa dos corpos envolvidos. Afinal, a velocidade aqui não é constante. Por isso, vencerá aquele que tiver uma maior aceleração e, claro, conseguir mantê-la ao longo do percurso.
Ação e Reação
A 3ª Lei de Newton é uma velha conhecida dos ditados populares e também da prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias no Enem. Você provavelmente já ouviu falar sobre ela quando alguém diz que “toda ação tem a sua reação”.
Newton nos disse, aqui, que “para toda ação, surge uma reação de mesma intensidade, mesma direção e com sentido oposto”.
Esse conceito é um dos mais facilmente observados em nosso dia a dia, mas também tem implicações muito importantes e que são comumente ignoradas. Por exemplo: você sabia que nos mantemos firmes ao chão por conta de uma ação da 3ª Lei?
E ela está relacionada à força da gravidade porque, ao mesmo tempo em que a Terra nos puxa em direção ao seu centro — aquele ponto extremamente denso e de massa muito grande —, o planeta também é puxado por nós. Essa ação e reação que nos mantém junto ao chão, e não flutuando por aí.
Lembrando que a aceleração das ações e reações serão diferentes. É só imaginar o que acontece quando uma criança colide com um adulto. O adulto não se moverá tanto para trás, enquanto a criancinha, provavelmente sim. Outras forças também estão envolvidas nesse processo, como o peso, a gravidade, o atrito e muito mais.
A fórmula da Lei de Ação e Reação é: FA,B = – FB,A, sendo FA,B = força exercida do corpo A no corpo B e FB,A = força exercida do corpo B no corpo A.
Fique atento ao sinal negativo! Ele sinaliza a inversão de sentidos proposta por Newton.
Exemplos e aplicações da 3ª Lei de Newton
Agora, que tal vermos alguns exemplos da Lei de Ação e Reação que vão além da colisão entre corpos (ainda que esse seja um clássico nos vestibulares)?
- hélice do helicóptero: o helicóptero é mantido no ar por uma série de fatores, entre eles o fato de empurrar o ar para baixo com as hélices e receber uma força igual, mas contrária, do ar para cima, se mantendo estável. Isso também é válido para o bater de asas das aves;
- ato de sentar em uma cadeira: quando sentamos, exercemos uma força sobre a cadeira e ela nos devolve uma força na mesma intensidade. É isso que nos mantém sentados;
- decolagem: na hora de decolar, os objetos (como os foguetes) utilizam a propulsão para ganhar velocidade. Isso também está relacionado com a 3ª Lei de Newton.
As Leis de Newton no vestibular
Agora que já sabemos quem foi Isaac Newton e estudamos um pouco sobre suas principais leis, veremos alguns exemplos de como esse assunto é cobrado nos maiores vestibulares do Brasil. Vamos lá?
(Enem 2017) Em uma colisão frontal entre dois automóveis, a força que o cinto de segurança exerce sobre o tórax e abdômen do motorista pode causar lesões graves nos órgãos internos. Pensando na segurança do seu produto, um fabricante de automóveis realizou testes em cinco modelos diferentes de cinto.
Os testes simularam uma colisão de 0,30 segundos de duração, e os bonecos que representavam os ocupantes foram equipados com acelerômetros. Esse equipamento registra o módulo da desaceleração do boneco em função do tempo. Os parâmetros como massa dos bonecos, dimensões dos cintos e velocidade imediatamente antes e após o impacto foram os mesmos para todos os testes.
O resultado final obtido está no gráfico de aceleração por tempo.
Qual modelo de cinto oferece menor risco de lesão interna ao motorista?
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
Resposta: B
(Fuvest) Um veículo de 5,0 kg descreve uma trajetória retilínea que obedece à seguinte equação horária: s = 3t2 + 2t + 1, onde s é medido em metros e t em segundos. O módulo da força resultante sobre o veículo vale:
a) 30N;
b) 5N;
c) 10N;
d) 15N;
e) 20N.
Resposta: A
Caso você não tenha acertado essas questões — ou sequer saiba como começar a resolvê-las —, não se preocupe! Errar é parte fundamental do aprendizado. O importante é sempre fazer muitos exercícios e buscar provas de vestibular para treinar e compreender o conteúdo sob outras perspectivas.
Pensando nisso, separamos para você uma videoaula imperdível do Professor Ivys, do Trilha do Enem! Nela, as Leis de Newton são abordadas com clareza. Você pode dar uma olhadinha no portal para ter mais exercícios e explicações sobre o assunto.
Permaneça em movimento!
E aí, gostou de saber mais sobre as Leis de Newton? Conhecer esse importante nome para a história da Física e saber mais sobre a teoria de seus estudos é importantíssimo para que possamos avançar no conteúdo e entender como utilizá-la na prática.
Então, mantenha-se em movimento, estudando para Física! Confira, agora, tudo sobre a Teoria da Relatividade, elaborada por outro gênio, Albert Einstein.
