Os Objetos Resistem à Mudança

Primeira Lei de Newton

Um objeto em repouso permanece em repouso, e um objeto em movimento permanece em movimento à mesma velocidade e na mesma direção — a menos que uma força desbalanceada atue sobre ele.

Esta propriedade chama-se inércia. Tudo no universo resiste em ter seu movimento modificado.

Um livro sobre uma mesa permanecerá ali para sempre a menos que algo o empurre. Um disco de hóquei deslizando em gelo sem atrito deslizaria para sempre em linha reta a menos que algo o parasse.

Isso era revolucionário. Antes de Newton, as pessoas assumiam que os objetos naturalmente desaceleravam. Newton percebeu que desacelerar não é natural — isso só acontece por causa de forças como fricção e resistência do ar.

Inércia na Vida Cotidiana

Você Experimenta Inércia Todos os Dias

Cintos de segurança existem por causa da inércia. Quando um carro para bruscamente, você não para com o carro — seu corpo continua se movendo para frente na velocidade original do carro. O cinto de segurança é a força desbalanceada que o para.

O truque da toalha de mesa funciona por causa da inércia. Os pratos estão em repouso e resistem a ser movidos. Se você puxar a toalha rápido o suficiente, o atrito não tem tempo de acelerar os pratos, e eles permanecem no lugar.

Uma bola de futebol no chão permanece perfeitamente imóvel até que alguém a chute. Ela não tem desejo de se mover, nenhuma tendência de se mover. Ela é completamente indiferente.

Força Igual à Massa Vezes Aceleração

Segunda Lei de Newton

Força igual à massa vezes aceleração: F = ma

Esta é a equação mais útil de toda a física. Ela lhe diz três coisas ao mesmo tempo:

1. Quanto mais força você aplica a um objeto, mais ele acelera (aumenta de velocidade, diminui de velocidade ou muda de direção).

2. Quanto mais massa um objeto tem, menos ele acelera para a mesma força.

3. Se você conhece dois dos três valores — força, massa ou aceleração — pode calcular o terceiro.

Massa é quanto material um objeto contém. É medida em quilogramas.

Aceleração é a rapidez com que a velocidade muda. É medida em metros por segundo ao quadrado (m/s²).

Força é medida em Newtons (N) — sim, a unidade é nomeada em sua honra.

Aplicando F = ma

Empurrando Carrinhos

Pense neste cenário: você está em um supermercado. Você empurra um carrinho de compras vazio e ele rola facilmente. Depois você enche o carrinho com mantimentos pesados e empurra com a mesma força.

Para Cada Ação Há Uma Reação Igual e Oposta

Terceira Lei de Newton

Para cada ação, há uma reação igual e oposta.

Isso significa que as forças sempre vêm aos pares. Você não pode empurrar sem ser empurrado de volta.

Quando você caminha, seu pé empurra o chão para trás, e o chão empurra você para frente. Esse empurrão para frente é o que o move.

Quando um foguete decola, ele não empurra contra o chão ou o ar. Ele lança gás quente para baixo em velocidade tremenda, e o gás empurra o foguete para cima com força igual — para cima.

Quando você nada, suas mãos empurram a água para trás, e a água o empurra para frente.

As forças são sempre iguais em magnitude e opostas em direção. Sempre.

Saltando na Terra

Uma Pergunta Intrigante

Quando você salta, suas pernas empurram a Terra para baixo. Pela Terceira Lei de Newton, a Terra empurra você para cima com uma força igual — isso é o que o lança para o ar.

Mas aqui está a parte estranha: se você empurra a Terra para baixo, e a Terra empurra você para cima, então as forças são iguais. Você voa para cima. Então a Terra deveria se mover para baixo.

Gravitação Universal

Lei da Gravitação Universal de Newton

Newton percebeu que a mesma força que faz uma maçã cair de uma árvore é a mesma força que mantém a Lua orbitando a Terra.

Todo objeto com massa atrai todo outro objeto com massa. A força da atração depende de duas coisas:

1. Massa: objetos mais massivos puxam com mais força.

2. Distância: objetos mais afastados puxam com menos fraqueza. A força diminui com o quadrado da distância — duas vezes mais longe significa um quarto da atração.

Peso vs. Massa

Massa é a quantidade de matéria em você. Não muda não importa aonde você esteja.

Peso é a força da gravidade puxando sua massa. Muda dependendo de aonde você está.

Na Lua, você tem a mesma massa mas um sexto do peso, porque a gravidade da Lua é mais fraca.

Por Que a Lua Não Cai?

Ela está caindo — constantemente. Mas também está se movendo para o lado tão rápido que quando cai um pouco, a superfície da Terra se curva para longe dela. Ela continua caindo e continua errando. Isso é o que uma órbita é: cair e errar o chão para sempre.

Sem Peso Mas Não Sem Gravidade

O Quebra-cabeça da Estação Espacial

Os astronautas na Estação Espacial Internacional flutuam como se fossem sem peso. Você provavelmente viu os vídeos — eles giram, água forma bolhas flutuantes, e nada cai.

Aqui está o fato surpreendente: a ISS orbita cerca de 400 km acima da Terra. Naquela altitude, a gravidade ainda é cerca de 90% tão forte quanto é na superfície.

As Leis de Newton no Mundo Real

Forças em Engenharia e Esportes

Cada estrutura, veículo e esporte na Terra obedece às leis de Newton.

Pontes devem equilibrar todas as forças para permanecer imóveis (Primeira Lei). Os engenheiros calculam o peso do tráfego (Segunda Lei) e garantem que cada suporte empurra para trás com força igual (Terceira Lei).

Foguetes funcionam puramente pela Terceira Lei — lançando massa em uma direção para acelerar na outra. Não há ar para empurrar contra no espaço. O escapamento vai para baixo; o foguete vai para cima.

Esportes são física aplicada. Um taco de beisebol transfere força para uma bola (Segunda Lei). Um sprinter empurra para trás nos blocos de partida e os blocos o empurram para frente (Terceira Lei). Um disco de hóquei desliza no gelo com atrito mínimo, demonstrando a Primeira Lei.

Toda vez que um engenheiro projeta um carro, uma ponte ou uma espaçonave, está resolvendo as equações de Newton.

Física no Seu Esporte Favorito

Sua Vez

Agora aplique o que você aprendeu.