Leis de Newton

Leis de Newton

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Mecânica clássica

Orbital motion.gif

Diagramas de movimento orbital de um satélite ao redor da Terra, mostrando a velocidade e aceleração.

Cinemática[Expandir]

Dinâmica[Esconder]

Força Inércia Produto de inércia Leis de Newton Primeira Lei de Newton Segunda Lei de Newton Terceira Lei de Newton Equações de movimento Ressonância

História[Expandir]

Trabalho e Mecânica[Expandir]

Sistema de partículas[Expandir]

Colisões[Expandir]

Movimento rotacional[Expandir]

Sistemas Clássicos[Expandir]

Formulações[Expandir]

Gravitação[Expandir]

Físicos[Expandir]

v • e

A expressão leis de Newton designa as três leis que possibilitaram e ainda constituem a base primária para compreensão dos comportamentos estático e dinâmico dos corpos materiais, em escalas quer celeste quer terrestre.

As três leis foram formuladas pelo físico inglês Isaac Newton ainda no século XVII e encontram-se primariamente publicadas em seu livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Em essência as leis estabelecem, inicialmente, os observadores (referenciais) que podem corretamente usá-las a fim de se explicar a estática e dinâmica dos corpos em observação (as leis valem em referenciais inerciais); e assumindo estes referenciais por padrão, passam então a mensurar as interações físicas entre dois (ou, via princípio da superposição, entre todos os) corpos materiais bem como o resultado destas interações sobre o repouso ou o movimento de tais corpos.

A interação entre dois corpos, à parte sua natureza física, é mensurada mediante o conceito de força; e o resultado físico da interação sobre cada corpo é fisicamente interpretado como resultado da ação desta força: em essência, as força representam interações entre pares de corpos, e são responsáveis pelas acelerações, ou seja, pelas mudanças nas velocidades dos corpos nos quais atuam.

Corpos distintos usualmente respondem de formas distintas a uma dada força, e para caracterizar essa resposta define-se para cada corpo uma massa.

As leis de Newton definem-se sobre uma estrutura vetorial, contudo essas leis foram expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos, incluso via formulações de natureza essencialmente escalar. As formulações de Hamilton e de Lagrange da mecânica clássica; embora em nada acrescentem em termos de fundamentos às leis de Newton, expressam os mesmos princípios de forma muito mais prática a certos problemas, embora representem a primeira vista complicações frente aos problemas mais simples usualmente encontrados em seções que visam a explicar as leis de Newton. 1

Newton não apenas estabeleceu as leis da mecânica como também estabeleceu a lei para uma das interações fundamentais, a lei da Gravitação Universal, e ainda construiu todo o arcabouço matemático necessário - o cálculo diferencial e integral - para que hoje se pudessem projetar e pragmaticamente construir desde edifícios até aviões, desde sistemas mais eficientes de freios automotivos até satélites em órbita. O mundo hoje mostra-se inconcebível sem a compreensão que vem à luz via leis de Newton.

Índice [esconder]

1 História

2 Primeira lei de Newton

3 Segunda lei de Newton

3.1 Impulso

3.2 Sistema de partículas e massa variável

3.3 Síntese das formulações

3.4 Observações referentes à segunda lei de Newton

4 Terceira lei de Newton

4.1 Exemplo da terceira lei de Newton

5 Componentes normal e tangencial da força

6 Leis de conservação e interações

7 Importância e validade

8 Referências

9 Bibliografia

10 Ver também

História[editar | editar código-fonte]

Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes intitulado Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. As leis expressam os princípios relacionados à dinâmica da matéria, ou seja, à estática ou movimento de objetos físicos.

Newton, usando as três leis da mecânica juntamente com a lei da gravitação universal, deduziu matematicamente as leis de Kepler, que à época, há pouco empiricamente estabelecidas, já descreviam, com precisão até hoje válida, o movimento dos orbes celestes (planetas); e por extensão de quaisquer corpos em órbita ao redor de um corpo central. Quanto à dedução, a história relata uma aposta entre Edmund Halley e alguns de seus contemporâneos. Edmund, ao procurar a ajuda de Newton para resolver o problema, surpreendeu-se quando ele afirmou que já o havia resolvido outrora, só não lembrava onde enfiara os papeis 2 .

A concordância entre as leis descobertas por Kepler e as por Newton propostas representou uma significativa corroboração tanto à teoria heliocêntrica como à gravitação universal. A teoria mecânica que assim se consolidou - a primeira nos moldes científicos modernos - era agora capaz não apenas de descrever com precisão o movimento dos corpos tanto planetários como celestes - em pé de igualdade - como também provia uma explicação causal para tais movimentos; no caso dos corpos celestes ou mesmo da queda livre, a gravidade.

Primeira lei de Newton[editar | editar código-fonte]

Em uma pista de boliche infinita e sem atrito a bola não pararia até que uma força contrária ao movimento fosse efetuada.

“ Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare. ”

“ Lei I: 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.3 ”

Conhecida como princípio da inércia,4 a primeira lei de Newton afirma que: se a força resultante (o vetor soma de todas as forças que agem em um objeto) é nula, logo a velocidade do objeto é constante. Consequentemente:

Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força resultante aja sobre ele.

Um objeto que está em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força resultante aja sobre ele.

Newton apresentou a primeira lei a fim de estabelecer um referencial para as leis seguintes. A primeira lei postula a existência de pelo menos um referencial, chamado referencial newtoniano ou inercial, relativo ao qual o movimento de uma partícula não submetida a forças é descrito por uma velocidade (vetorial) constante.5 6

“ Em todo universo material, o movimento de uma partícula em um sistema de referência preferencial Φ é determinado pela ação de forças as quais foram varridas de todos os tempos quando e somente quando a velocidade da partícula é constante em Φ. O que significa, uma partícula inicialmente em repouso ou em movimento uniforme no sistema de referência preferencial Φ continua nesse estado a não ser que compelido por forças a mudá-lo.7 ”

As leis de Newton são válidas somente em um referencial inercial. Qualquer sistema de referência que está em movimento uniforme respeitando um sistema inercial também é um sistema referencial; o que se expressa via Invariância de Galileu ou princípio da relatividade Newtoniana.8

A lei da inércia aparentemente foi percebida por diferentes cientistas e filósofos naturais de forma independente.9