As Três Leis de Newton: a mecânica clássica na Física do Enem

Lei da Inércia, Lei da Ação e Reação, e Lei do Princípio Fundamental da Dinâmica. Veja as Três Leis de Newton, e que caem direto nas questões de Física do Enem e dos vestibulares:

As leis de Newton são conhecidas como princípios basilares da mecânica clássica (também conhecida como mecânica newtoniana), que aborda o movimento e suas causas.  O cientista Inglês Issac Newton (1643-1727) criou estes clássicos na década de 1670.

As leis de Newton permitem descrever e governar o movimento. Ele foi matemático, filósofo, astrônomo, físico, teólogo e alquimista. É considerado um dos maiores cientistas de todos os tempos. Veja mais informações no nosso resumo de física para o Enem.

Quem foi Isaac Newton?

Isaac Newton é reconhecido como um dos pais da ciência moderna. Viveu e trabalhou nos domínios da Inglaterra (25 de dezembro de 1642 a 20 de março de 1727). Ele foi um matemático, físico, astrônomo, teólogo e autor inglês (descrito em seus dias como um “filósofo natural”) que é amplamente reconhecido como um dos cientistas mais influentes de todos os tempos e como uma figura-chave na Revolução Científica.

Leis de Newton - Isaac Newton

Newton criou os pilares da Lei da Gravidade e da Mecânica Clássica (que trata dos Movimentos) em 1687 quando publicou o livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Vieram dali as bases para as Três Leis de Newton. Estão ali a Lei da Gravitação Universal, que explica a relação que se estabelece entre os corpos em movimento no espaço e que explica até a queda de uma maçã que se desprende da macieira e vai ao solo.

No mesmo livro estão os fundamentos clássicos que viraram ‘As Três Leis de Newton’: O princípio da Inércia; O Princípio da Ação e Reação; e O Princípio da Dinâmica. Foi um passo fundamental para explicar os fenômenos observáveis.

As Leis de Newton

  • Lei da Inércia – Todo corpo tende a permenecer na condição em que está, até que uma determinada força atue sobre ele alterando a resultante;
  • Princípio da Dinâmica – A Força Resultante sobre um determinado corpo é diretamente proporcional ao resultado (produto) da Aceleração vezes a Massa deste corpo. A Força Resultante (você já sabe isso!) é calculada pela Soma Vetorial das forças aplicadas;
  • Lei da Ação e Reação – Toda ação provoca uma reação de mesmo Módulo e mesma Direção em sentidos opostos.

A mecânica é comumente dividida em cinemática e dinâmica. A cinemática estuda as equações do movimento (como aquelas do MRU e MRUV) sem se preocupar com as causas do movimento – este é o tema de análise da dinâmica.

Deste modo, apresentaremos a seguir as três leis de Newton com enunciados modernos para facilitar o entendimento.

As Leis de Newton: O princípio da Inércia

O Princípio da Inércia afirma que: ‘’Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.’’ Ou seja, traduzindo para você: o que está parado parado fica até que alguma força capaz de movê-lo atue sobre ele.

E, ainda, o que em movimento está, em movimento continua até que alguma força interfira sobre ele.

Equilíbrio e Movimento – A princípio, duas afirmações se extraem dessa Lei da Inércia: quando a força resultante aplicada sobre um corpo for igual a zero, o corpo está em equilíbrio estático (velocidade nula) ou em equilíbrio dinâmico (movimento retilíneo uniforme, ou seja, com velocidade constante).

Observe na imagem. A bicicleta freia e para por causa do cachorro deitado na estrada, então o corpo do menino que estava na bicicleta é projetado para a frente. A primeira Lei de Newton explica o lançamento do corpo do homem para frente mesmo depois da bicicleta ter parado.

leis de newton

Antes, ambos estavam em movimento, e foi aplicada uma força de frenagem na bicicleta, que fez com que ela parasse. No entanto, essa mesma força não foi aplicada ao menino, que permaneceu em movimento devido à sua inércia. Você já percebeu como seu corpo é projetado para a frente quando o carro ou o ônibus freiam de uma maneira mais forte ou abrupta? Quando isso acontece na sua rotina, é a Primeira Lei de Newton Funcionando.

As leis de Newton: Princípio fundamental da dinâmica

O enunciado da Segunda Lei de Newton diz que: A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é impressa.’ 

Para simplificar a lei acima, podemos dizer que a mudança no movimento de um corpo é proporcional à força que se imprime a ele, ou seja, dessa forma ocorre uma força que considera a direção de onde parte esta força. Sendo assim, ela pode ser favorável ao movimento, gerando uma aceleração. Ela também pode acontecer na direção contrária, gerando desaceleração. E pode, ainda, interferir na direção do movimento).

A expressão matemática da Segunda Lei de Newton, baseada nessa proposição, é expressa por:As Três Leis de Newton e o estudo da Mecânica - Física EnemOnde F  é a força resultante aplicada, m é a massa (constante) do corpo e ‘a‘ é a aceleração do corpo.

A Força (F) é dada, no Sistema Internacional de Unidades (SI), em Newton (N), sendo 1N = 1 kg.m/s². Massa (m) é dada em quilogramas, e a aceleração (a), é expressa por metros por segundo ao quadrado: m/s².

Usando o exemplo da lei anterior, em que o menino está andando de bicicleta, o que fez com que a bicicleta parasse foi a existência de uma força aplicada sobre ele, fazendo com que ele freasse, ou seja, uma força de frenagem atuando sobre sua massa, que lhe conferiu uma aceleração, resultando assim com que ele parasse.

As leis de newton: Princípio da ação e reação

O enunciado clássico da 3ª Lei de Newton diz que: A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos.

Na prática isso significa que, todo corpo ao aplicar uma força sobre o outro corpo, receberá outra força com a mesma intensidade (ou módulo), na mesma direção e com sentido oposto. leis de newton

Para entender esse princípio, considere que duas partículas A e B interajam pela ação de uma força de campo como representado na figura abaixo.

Neste caso, se o corpo A sofre a ação de uma força devido à presença do corpo B, o corpo B sofrerá a ação de uma força devido à presença do corpo A de mesma intensidade mesma direção, mas com sentido oposto.

A Lei da Gravitação Universal

Você já deve ter visto, lido ou escutado um milhão de vezes a história de que a Lei da Gravidade foi descoberta por Isaac Newton depois que uma maçã caiu na cabeça dele. Diz a lenda que ele dormia sob uma macieira, e que de repente foi acordado por uma maçã madurinha que despegou naquele instante, provocando a teoria no cérebro de Newton. 

O raciocínio que Isaac Newton desenvolveu, e que conquistou a ciência e todos nós foi bem simples: A maçã ‘foi puxada’ pela terra, e por isso ‘caiu’ na cabeça dele. A Terra atrai os corpos próximos a ela. A Terra, inclusive, exerce uma força de atração sobre a Lua. E, da mesma forma, o Sol exerce uma Força de Atração sobre os Planetas.

Esta força de atração é mútua entre os corpos, e sob certas condições de Massa e distância, provoca situações de equilíbrio (como os satélites que ‘flutuam’ girando na órbita da terra).Veja uma aula completa sobre a Lei da Gravitação Universal.

Videoaula sobre as Leis de Newton

Para terminar sua revisão sobre as leis de Newton, assista ao vídeo abaixo, gravado pelo prof. Márcio Rossetto para o canal do Curso Enem Gratuito: