A primeira Lei de Newton

O que a Dinâmica estuda?

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

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Um 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:

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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Exercício 2:
Um cavalo, em pleno galope, para bruscamente. Explique por que o cavaleiro é projetado para frente.

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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?

Clique para ampliar

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?


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?


Exercício 1: resolução
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)

Exercício 2: resolução
O cavaleiro, por inércia, tende a manter sua velocidade em relação ao solo e, como consequência, é projetado para frente em relação ao cavalo.

Exercício 3: resolução
Realizam MRU as partículas sujeitas a forças cuja resultante é nula. Isto ocorre com as partículas (1) e (4).

Respostas: (1) e (4)

Exercício 4: resolução
Por inércia a partícula tende a manter a velocidade que possuía no instante em que o fio rompeu:

Exercício 5: resolução
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.