Borges e Nicolau
Vimos que a Cinemática é o ramo da Física que descreve os movimentos, determinando a posição, a velocidade e a aceleração de um corpo em cada instante. A Dinâmica estuda os movimentos dos corpos e as causas que os produzem ou os modificam.
As Leis de Newton
Isaac Newton, em sua obra “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, enunciou as três leis fundamentais do movimento, conhecidas hoje como Leis de Newton. Sobre elas se estrutura a Dinâmica.
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Primeira Lei de Newton ou Princípio da Inércia
xUm ponto material é chamado isolado quando não existem forças atuando nele ou quando as forças aplicadas ao ponto têm resultante nula.
A primeira Lei de Newton estabelece que:
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Um ponto material isolado ou está em repouso ou realiza movimento retilíneo uniforme.
Desta lei resulta o conceito dinâmico de força:
Força é a causa que produz num corpo variação de velocidade e, portanto, aceleração.
A seguir, apresentamos a primeira lei em sua formulação original:
Todo corpo continua em seu estado de repouso ou movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja obrigado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.
Inércia
A tendência de um corpo de manter seu estado de repouso ou de movimento retilíneo com velocidade constante é chamada inércia. Por isso, a primeira lei de Newton é também chamada princípio da inércia.
Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em movimento, mantendo constante sua velocidade vetorial.
Exemplos:
Quando o ônibus freia, os passageiros tendem, por inércia, a prosseguir com a velocidade que tinham, em relação ao solo. Assim, são atirados para frente em relação ao ônibus.
Quando o ônibus parte, os passageiros tendem, por inércia, a permanecer em repouso, em relação ao solo. Assim, são atirados para trás em relação ao ônibus.
Os referenciais em relação aos quais vale o princípio da inércia são chamados referenciais inerciais.
Animação sobre o princípio da inércia: clique aqui
Exercícios básicos
Exercício 1:
Analise as afirmações abaixo e indique as corretas:
a) Pode haver movimento mesmo na ausência de forças.
b) A resultante das forças que agem num corpo é nula. Necessariamente o corpo está em repouso.
c) Um corpo realiza um movimento retilíneo e uniforme sob ação de duas forças
F1 e F2. Estas forças têm mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos.
d) Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso.
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a) Correta: Na ausência de forças um ponto material está em repouso ou realiza movimento retilíneo e uniforme. Logo, pode haver movimento mesmo na ausência de forças.
b) Incorreta. O corpo pode estar em MRU
c) Correta. A resultante das forças deve ser nula. Logo, F1 e F2 têm mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos.
d) Correta: Por inércia um corpo em repouso tende a permanecer em repouso.
Resposta:
Corretas: a); c); d)
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Exercício 2:
Um cavalo, em pleno galope, para bruscamente. Explique por que o cavaleiro é projetado para frente.
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O cavaleiro, por inércia, tende a manter sua velocidade em relação ao solo e, como consequência, é projetado para frente em relação ao cavalo.
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Exercício 3:
Quatro pontos materiais estão em movimento sob ação de forças indicadas nas figuras. Todas as forças têm mesmo módulo. Quais partículas realizam MRU?
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Realizam MRU as partículas sujeitas a forças cuja resultante é nula. Isto ocorre com as partículas (1) e (4).
Respostas: (1) e (4)
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Exercício 4:
Uma pequena esfera realiza um movimento circular uniforme numa mesa horizontal lisa, no sentido anti-horário. Ao passar pela posição P, o fio que mantém a esfera em trajetória circular se rompe.
Esquematize a trajetória realizada pela esfera após o rompimento do fio?
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Por inércia a partícula tende a manter a velocidade que possuía no instante em que o fio rompeu:
Exercício 5:
O uso do cinto de segurança nos automóveis previne lesões graves no motorista e nos passageiros, durante uma colisão. Explique a função deste equipamento?
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Numa colisão, o motorista e os passageiros, devido à inércia tendem a continuar em movimento e podem, eventualmente, chocar-se contra o para brisas, o volante e os bancos. Os cintos de segurança aplicam forças nos corpos das pessoas, diminuindo suas velocidades.
Exercícios de revisão
Revisão/ Ex 1:
(Vunesp)
Assinale a alternativa que apresenta o enunciado da Lei da Inércia, também conhecida como Primeira Lei de Newton.
a) Qualquer planeta gira em torno do Sol descrevendo uma órbita elíptica, da qual o Sol ocupa um dos focos.
b) Dois corpos quaisquer se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
c) Quando um corpo exerce uma força sobre outro, este reage sobre o primeiro com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário.
d) A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à resultante das forças que nele atuam, e tem mesma direção e sentido dessa resultante.
e) Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que sobre ele estejam agindo forças com resultante não nula.
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A lei da Inércia afirma que “Todo corpo livre da ação de forças está em repouso ou realiza movimento retilíneo uniforme”.
Resposta: e
Revisão/ Ex 2:
(Vunesp)
As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:
a) Primeira Lei de Newton;
b) Lei de Snell;
c) Lei de Ampère;
d) Lei de Ohm;
e) Primeira Lei de Kepler.
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Quando um veículo está em movimento e freia bruscamente, os passageiros são atirados para frente, por terem por inércia a tendência de continuar em movimento. Por esse motivo, o uso dos cintos de segurança. Eles evitam que os passageiros se choquem contra o volante ou o para-brisas.
Resposta: a
Revisão/ Ex 3:
(UFF)
Abaixo estão representadas as forças, de mesmo módulo, que atuam numa partícula em movimento, em três situações. É correto afirmar que a partícula está com velocidade constante:
a) apenas na situação 1
b) apenas na situação 2
c) apenas nas situações 1 e 3
d) apenas nas situações 2 e 3
e) nas situações 1,2 e 3.
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Realizam MRU as partículas sujeitas a forças cuja resultante é nula. Isto ocorre com as partículas (2) e (3).
Resposta: d
Revisão/ Ex 4:
(PUC-SP)
No arremesso de peso, um atleta gira um corpo rapidamente e depois o abandona. Se não houver influência da Terra e desprezando a resistência do ar, a trajetória do corpo após abandonado pelo atleta seria:
a) circular.
b) parabólica.
c) curva qualquer.
d) retilínea.
e) espiral.
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Por inércia o corpo tende a manter a velocidade que possuía no instante em que foi abandonado, descrevendo, então, uma trajetória retilínea, se não houvesse a influência da Terra.
Resposta: d
Revisão/ Ex 5:
(U.Uberaba-MG)
Coloca-se um cartão sobre um copo e uma moeda sobre o cartão. Puxando-se bruscamente o cartão, a moeda cai no copo.
O fato descrito ilustra:
a) inércia.
b) aceleração.
c) atrito.
d) ação e reação.
e) nenhuma das anteriores.
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Por inércia o corpo tende a permanecer em repouso e retirando o cartão a moeda cai no copo.
Resposta: a
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