Base para os estudos de mecânica clássica
As Leis de Newton formam a base de estudos necessários para compreensão da estática e dinâmica dos corpos materiais. As três leis foram descritas na obra do físico inglês Isaac Newton e publicadas em 1687, no livro de três volumes intitulado “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”.
As Leis de Newton constituem a base fundamental da Mecânica Clássica, também chamada de Mecânica Newtoniana, justamente por ter seus pilares nos estudos de Newton. Elas são os princípios usados para analisar o movimento dos corpos celestes, bem como dos corpos materiais.
Um dos mais importantes cientistas da história, Isaac Newton estabeleceu as leis da mecânica e a Lei da Gravitação Universal. Utilizando as três famosas leis de Newton juntamente com a lei da gravitação universal, o físico deduziu matematicamente as leis de Kepler – que na época já descreviam o movimento dos planetas.
A concordância entre as Leis de Newton e as leis propostas por Kepler corroboraram tanto a teoria heliocêntrica como a gravitação universal. Newton também desenvolveu estudos matemáticos, como o cálculo diferencial e cálculo integral.
Newton deixou contribuições paras as áreas de mecânica, óptica, matemática e astronomia. Desde as suas descobertas, muita coisa mudou, no entanto, suas leis continuam valendo até a atualidade.
As leis de Newton foram importantes para o desenvolvimento da Física e da Matemática, tal qual são conhecidas hoje. O arcabouço matemático construído por ele permanece essencial para a ciência e para a vida humana.
Primeira Lei de Newton
A Primeira Lei de Newton foi estabelecida com o intuito de se tornar um referencial para as demais leis. Esse referencial é chamado referencial newtoniano ou referencial inercial. Assim, a primeira lei é uma das mais importantes leis de Newton, pois ela é importante para a compreensão das outras duas.
Também chamada de Lei da Inércia ou Princípio da Inércia, a Primeira Lei de Newton explica que se a soma de todas as forças atuantes sobre um objeto for nula, a velocidade dele será constante.
A Primeira Lei de Newton é descrita da seguinte forma:
"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".
Segundo essa lei, um corpo que esteja em repouso tende a permanecer em repouso, desde que nenhuma força não nula atue sobre ele. Isso serve também para corpos que estejam em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU). O objeto tende a não mudar a sua velocidade a não ser que uma força resultante não nula aja sobre o mesmo.
Essa tendência dos objetos de continuarem em repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme é chamada de inércia.
Segundo a Terceira lei de Newton, a cabeça e a bola trocam forças
de mesma intensidade e direção, porém em sentidos contrários. (Foto: Flickr)
Segunda Lei de Newton
Uma das leis de Newton mais utilizadas na Física, a Segunda Lei de Newton é também chamada de Princípio Fundamental da Dinâmica. De acordo com ela, a soma vetorial de todas as forças aplicadas a um corpo, chamada força resultante, é igual ao produto da massa da matéria pela aceleração adquirida.
A Segunda Lei de Newton é descrita da seguinte forma:
"A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada".
Essa lei explica que a força resultante sobre um corpo produzirá uma aceleração desse corpo diretamente proporcional ao seu momento linear. Dessa forma, a aceleração que o corpo adquire após a aplicação da força, terá a mesma direção e sentido da força resultante. Matematicamente, a força resultante pode ser calculada a partir da seguinte fórmula:
F = m . a
Onde:
F = força resultante (medida em newtons (N))
m = massa do corpo (medida em kg)
a = aceleração (medida em metro por segundo ao quadrado (m/s²).
Para esse cálculo é importante considerar que a Força (F) e a aceleração (a) são grandezas vetoriais, portanto, a direção e o sentido em que a força é aplicada devem ser levadas em conta. Nesse sentido, a força é um referencial inercial.
Cabe ressaltar que a Segunda Lei de Newton não se aplica às partículas que possuem velocidade próxima à velocidade da luz. Para essas partículas, aplica-se os conhecimentos da Física Moderna, como as leis da Teoria da Relatividade.
Terceira lei de Newton
Conhecida como Princípio da Ação e Reação, a Terceira Lei de Newton afirma que toda força de ação é correspondida por uma força de reação. Segundo essa lei, quando um corpo A exerce uma força sobre outro corpo B, o corpo B, por conseguinte, exerce uma força de mesma intensidade sobre o corpo A. De forma que as duas forças possuem a mesma direção, porém os sentidos são contrários.
A descrição da Terceira Lei de Newton é a seguinte:
"A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos".
Desse modo, como base na Terceira Lei de Newton, é possível afirmar que as forças de ação e reação são forças de mesma natureza que atuam em pares e a resultante entre elas não pode ser nula, uma vez que agem sobre corpos diferentes. Ou seja, elas têm a mesma intensidade e a mesma direção, porém o sentido é diferente.