Primeira Lei de Newton - Inércia

Primeira Lei de Newton: Princípio da Inércia

As três leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do estudo dos movimentos dos corpos que se movimentam com velocidades desprezíveis em relação à luz, ou seja velocidade que podemos atingir no cotidiano andando a pé, de carro ou de barco.

Leia e reflita sobre as seguintes situações do cotidiano:

• Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer se movimentando na mesma direção a que estava submetido antes da curva, por isso nos sentimos “jogados” para o lado contrário à curva.

• Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, isto ocorrer porque nosso corpo tende a continuar em movimento.

A explicação para estas ocorrências é dada pela primeira lei de Newton, também conhecida como lei da Inércia.

De acordo com esta lei:

“Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento.”

Quando surgiu a Primeira Lei

Vamos voltar um pouquinho no tempo e compreender como essa lei foi elaborada e enunciada.

Durante séculos o estudo do movimento e suas causas tornou-se o tema central da Física, até então conhecida como Filosofia Natural. Porém, foi apenas na época de Galileu Galilei (1554-1642) e Isaac Newton (1642-1727) que este estudo teve um grande progresso.

O inglês Isaac Newton, nascido no natal do ano da morte de Galileu, foi o principal responsável pela sistematização dos conhecimentos a respeito da força. Aparentemente, Newton desenvolveu seu trabalho tendo como uma de suas bases os estudos realizados por Galileu.

Em 1686 ele publicou o livro Principia Mathematica Philosophiae Naturalis e enunciou a essência das três leis, que regem os movimentos dos corpos.

Antes de Galileu e de Newton, a maioria dos pensadores acreditava que um corpo em movimento encontrar-se-ia num estado forçado, enquanto que o repouso seria o seu estado natural. A experiência diária parece confirmar essa afirmativa.

Quando depositamos um livro sobre uma mesa é fácil constatar seu estado natural de repouso. Se colocarmos o livro em movimento, dando-lhe apenas um rápido empurrão, notamos que ele não irá se mover indefinidamente: o livro deslizará sobre a mesa até parar.

Ou seja, é fácil observar que cessada a força de empurrão da mão, o livro retorna ao seu estado natural de repouso. Logo, para que o livro mantenha-se em movimento retilíneo uniforme (com velocidade constante) é necessária a ação contínua de uma força de empurrão.

Galileu, contudo, foi contra essa ideia de o movimento ser um estado necessariamente forçado, argumentando que o livro, por exemplo, só interrompeu seu deslizamento (vindo a parar) em razão da existência de atrito com a mesa.

Isto é, se lançássemos o livro sobre uma mesa menos áspera, haveria menos resistência ao seu deslizamento. Portanto, se o seu lançamento ocorresse sobre uma mesa perfeitamente polida, livre de atritos, o livro manter-se-ia em movimento retilíneo com velocidade constante indefinidamente, sem a necessidade de estar sendo continuamente empurrado.

Inércia

É muito importante usar o cinto de segurança nos automóveis, pois ele tem a função de proteger o passageiro da inércia de seu movimento, no caso de uma freada brusca ou de uma colisão.

Em virtude das observações discutidas a pouco, Galileu concluiu ser uma tendência natural dos corpos, a manutenção de seu estado de repouso ou de seu estado de movimento retilíneo uniforme, dando aos corpos uma propriedade denominada inércia.

De acordo com Galileu, todo corpo em repouso tende a permanecer em repouso e todo corpo em movimento tende a permanecer em movimento retilíneo uniforme (em linha reta e com velocidade constante). No exemplo anteriormente citado de uma pessoa em pé no interior de um ônibus, quando o ônibus arranca, o passageiro por inércia tende a permanecer em repouso em relação ao solo terrestre e quando o ônibus freia, a tendência da pessoa é continuar em movimento, por isso é impulsionada para frente.

O princípio da Inércia ou primeira Lei de Newton pode ser enunciado da seguinte forma:

“Todo corpo continua no estado de repouso ou de movimento retilíneo, a menos que seja obrigado a mudá-lo por forças a ele aplicadas” (Tradução do Principia).

Logo, podemos esquematizar o princípio da inércia assim:

FR = 0 ⟶ velocidade constante ⟶ MRU

Como já estudamos, nas diversas situações que iremos analisar precisamos de um sistema de referências, em geral usamos um sistema de referências inercial. Um sistema de referência inercial é aquele relativo ao qual um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, quando nenhuma força ou resultante de forças atue sobre ele.

Normalmente, adota-se como sistema de referência inercial todo sistema de referência em repouso ou em translação retilínea e uniforme em relação às estrelas fixas, que são estrelas que aparentam manter fixas suas posições no céu após muitos séculos de observações astronômicas.

Para a grande parte dos problemas de Dinâmica, envolvendo movimentos de curta duração na superfície terrestre, podemos considerar um sistema de referência fixo na superfície da Terra como inercial. Muito embora, a Terra não seja um perfeito referencial inercial por causa da sua rotação e translação curvilínea. Em todas as situações anteriormente descritas, o sistema de referências é inercial, portanto, estão sendo analisados em relação ao solo terrestre.

Resumo

Nesta aula você estudou a Primeira Lei de Newton e suas consequências. Esta lei indica que se um objeto está em repouso ou em movimento com velocidade constante é por que todas as forças que atuam sobre ele estão anuladas.

Lista Geral de Questões

Primeira Lei de Newton - Inércia

Referências:

https://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2007/CristianR-Lunazzi__2oGrau_InerciaRF1.pdf

http://www.colegiovsjose.com.br/