Leis de Newton

Referencial é um conjunto de três eixos ortogonais. Não podemos falar em movimento sem antes especificar o referencial. Especificar o referencial significa estabelecer como o sistema de três eixos ortogonais está disposto em relação aos corpos que participam do fenômeno que se quer descrever.

Primeira Lei de Newton

Da Cinemática, sabemos que não se pode falar em movimento sem antes escolher um referencial e que essa escolha é arbitrária. O movimento de uma dada partícula é diferente em diferentes referenciais.

No estudo de um dado fenômeno, é natural escolher o referencial de modo que esse fenômeno pareça de forma mais simples. Por exemplo, num referencial em que o Sol está em repouso, os planetas se movem em órbitas elípticas segundo leis simples (as leis de Kepler).

Para discutir o conteúdo físico da primeira lei de Newton, vamos considerar algumas partículas muito distantes umas das outras e de quaisquer outras partículas do Universo. Aquelas partículas não interagem umas com as outras e nem com as demais partículas do Universo. Dizemos que elas são partículas livres ou que elas têm movimentos livres.

Esses movimentos aparecem de modo diferente em diferentes referenciais.

O conteúdo físico da primeira lei de Newton é o seguinte: num referencial em que uma partícula livre está em repouso, qualquer outra partícula livre do Universo só pode estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (MRU).

Um referencial em que uma partícula livre está em repouso ou em MRU é chamado de referencial inercial.

Se, num referencial inercial, uma partícula não está em repouso nem em MRU, dizemos que, sobre ela, atua uma ou mais forças.

Uma partícula que não está distante das demais partículas do Universo interage com elas, ou seja, está sob o efeito das forças originadas por essas interações. Pode acontecer que as forças que atuam sobre uma partícula se cancelem mutuamente. Do ponto de vista experimental, o movimento de uma partícula quando sobre ela não atuam quaisquer forças é idêntico ao movimento dessa mesma partícula quando atuam várias forças que se cancelam mutuamente. Nos dois casos temos que dizer que a partícula é livre ou que ela tem movimento livre.

Como saber, na prática, se um referencial é inercial?

Segunda Lei de Newton

Se a resultante das forças que atuam sobre uma partícula é zero, a primeira lei afirma que ela está parada ou em MRU num referencial inercial. Se a resultante das forças é diferente de zero, essa partícula não pode estar parada nem em MRU, isto é, ela deve ter uma aceleração.

O conteúdo físico da segunda lei de Newton é o seguinte: toda partícula tem uma propriedade intrínseca, que chamamos de massa, definida pelo cociente do módulo da força resultante que atua sobre ela pelo módulo da sua aceleração.

Em outras palavras, a aceleração da partícula tem a mesma direção e o mesmo sentido que a resultante das forças que atuam sobre ela e módulo tanto maior quanto menor for a sua massa ou, o que dá no mesmo, módulo tanto menor quanto maior for a sua massa. É nesse sentido, aliás, que se usa a expressão: a massa é uma medida da inércia da partícula. Matematicamente:

Σ $\vec{F}$ = m $\vec{a}$

Nesta expressão, a letra grega Σ representa soma. Assim, Σ $\vec{F}$ representa a força resultante que atua sobre a partícula.

Um experimento de pensamento?

O que é inércia?

Terceira Lei de Newton

O conteúdo físico da terceira lei de Newton é o seguinte: a interação entre duas partículas quaisquer A e B é representada por forças mútuas: uma força que a partícula A exerce sobre a partícula B e uma força que a partícula B exerce sobre a partícula A. Estas forças têm mesmo módulo, mesma direção, mas sentidos contrários.

Por exemplo, a interação gravitacional entre a Terra e a Lua é representada por duas forças, uma da Terra sobre a Lua e outra, da Lua sobre a Terra. A figura representa a Terra e a Lua em escala. O diâmetro da Terra é aproximadamente 4 vezes o diâmetro da Lua e a distância entre elas é aproximadamente 30 vezes o diâmetro da Terra.

É usual dizer que as forças relacionadas pela terceira lei de Newton formam um par ação-reação. Mas isso não deve induzir o pensamento de que uma força (a ação) vem antes da outra (a reação). As forças são simultâneas, uma não existe sem a outra.

Por outro lado, é importante que fique bem claro que a interação entre duas partículas origina duas forças de mesma natureza. Além disso, as forças atuam em corpos diferentes e, por isso, elas não se cancelam mutuamente.

Fundamentos de Física

Leis de Newton

Primeira Lei de Newton

Segunda Lei de Newton

Terceira Lei de Newton