Mecânica Newtoniana: Leis de Newton
Newton desenvolveu três leis básicas para a compreensão do movimento dos corpos. São de importância extrema na análise das forças e no desenvolvimento de diagramas de corpos livres.
- Primeira Lei - Um corpo permanece em repouso ou continua a se mover num movimento retilíneo uniforme e na mesma direção se todas as forças agindo sobre ele estão em equilíbrio.
Essa lei é a mais contra intuitiva de todas. Quando jogamos uma bola no chão,ela vai rolar durante um trecho e depois parará. O mesmo acontece se fizermos essa bola quicar. O que acontece é que nesses dois casos há uma força atuando: o atrito e o arrasto do ar. No caso da bola quicando, parte da energia que ela tinha se transformou em calor interno, ou seja, a bola fica (quase que imperceptivelmente) mais quente.
Suponha que você amarre um peso numa corda e comece a girar. O que acontece se a corda se rompe? Ele tem de ir num movimento retilíneo, pois depois do rompimento da corda nenhuma outra força atua sobre ele. Dizemos que o corpo escapa pela tangente. Isso também é contra intuitivo. Pessoas sem conhecimento científico podem achar que o peso continuaria girando. Mas isso é impossível: não existe movimento circular sem nenhuma força atuante (essa força se chama resultante centrípeta, o que causa algumas interpretações erradas. Não é uma nova força, é um novo nome para as forças que agem para que o objeto se movimente em um movimento circular. No caso do peso e da corda, essa Resultante Centrípeta é a tração da corda)
- Segunda Lei - A aceleração de um corpo é proporcional a força resultante agindo sobre ele e tem a mesma direção desta força.
Essa lei já é mais intuitiva e tem uma implicação importantíssima: se um objeto variar sua velocidade, há uma força atuando sobre ele. Mas há pontos que causam confusão.
Suponha um carro que se mova com velocidade constante ao redor de um caminho circular. Ora, se não há variação de velocidade, não há força, de acordo com a segunda lei. Mas dissemos que para um movimento circular, deve atuar uma força, a Resultante Centrípeta. Qual dessas interpretações está correta? Note que o carro muda a direção da velocidade, embora não altere seu módulo. Então há alteração do vetor velocidade, e portanto deve existir uma força atuante. No caso do carro é o atrito dos pneus na pista que toma o lugar de resultante centrípeta. Por essa razão, é deve-se reduzir a velocidade em dias chuvosos: o atrito fica reduzido (pode chegar a quase zero! (derrapamento) e não há uma resultante centrípeta tão forte atuando nas curvas. O carro pode perder o controle e escapar pela tangente!
- Terceira Lei - As forças de ação e reação entre dois corpos que interagem são iguais em modulo e direção, e são opostas no sentido.