As Leis De Newton

03/12/2011 06h22 - Atualizado em 03/12/2011 08h40

Isaac Newton: físico revolucionou conhecimento sobre leis da natureza

Descobertas do físico inglês foram utilizadas mais tarde por Albert Einstein

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Isaac Newton criou os Três Príncípios da Mecânica e revolucionou diversos campos do pensamento, dentre eles a matemática, a óptica, a astronomia e a filosofia natural. Também deixou escritos sobre religião e alquimia. Descobriu leis que regem a natureza, entre elas a gravidade. Seu legado foi reverenciado por ninguém menos que Edmond Halley, e utilizado e aprimorado por Albert Einstein.

Por que as coisas caem? O que mantém a Lua orbitando em torno da Terra? O que faz com que ela influencie o movimento das marés? O que mantém os planetas girando em torno do Sol? Como e por que se movem os astros e as pedras?

Desde a Antiguidade, muitos pensadores gregos se faziam tais perguntas. Aristóteles, por exemplo, acreditava que, para manter um corpo em movimento, era necessário mantê-lo sob a ação de uma força constante: empurrá-lo ou puxá-lo. Ele dizia: “O corpo em movimento chega à imobilidade quando a força que o impele não mais pode agir de modo a deslocá-lo.” Mas é fato que uma pedra pode ser arremessada à distância sem que seja preciso manter a ação de uma força sobre ela. Aristóteles contornava o problema dizendo que a pedra se movimenta porque ela é empurrada pelo ar que ela afasta à medida que avança.

Quase dois mil anos depois, o físico italiano Galileu Galilei derrubou o raciocínio de Aristóteles, pensando de outra maneira. Imaginem alguém empurrando um carrinho de brinquedo por uma estrada plana. Se a pessoa de repente parar de empurrar, o carrinho ainda se moverá, percorrendo uma certa distância, antes de parar. A distância percorrida pelo carrinho pode ser aumentada se a estrada for muito lisa e as rodas estiverem bem lubrificadas. Por que isso acontece? À medida que se diminui o atrito entre o eixo do carrinho e as rodas, e entre estas e a estrada, a redução de sua velocidade será cada vez menor. Galileu então supôs que se fosse eliminado totalmente o atrito entre o carrinho e a estrada, uma vez dado o impulso inicial, o carrinho deveria continuar seu movimento indefinidamente.

Globo Ciência: Isaac Newton (Foto: Reprodução TV)Isaac Newton (Foto: Reprodução TV)

Quarenta anos depois de Galileu, o físico inglês Isaac Newton formulou esse conceito de forma mais precisa: “Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a não ser que sofra uma ação externa”. Era o Primeiro Princípio da Mecânica de Newton, a chamada Lei da Inércia.

Galileu havia tentado estudar como o movimento de um corpo varia quando ele está sob a ação de uma força, como a queda de um corpo na superfície da Terra. Mas foi Newton quem percebeu que a massa do corpo era um dado fundamental do problema. Assim, ele formulou outros dois princípios. O Segundo Princípio da Mecânica diz que “A aceleração provocada por uma força que atua sobre um corpo tem a direção e o sentido desta força, e é diretamente proporcional ao valor dessa força e inversamente proporcional à massa do corpo”. Exemplificando: uma bola parada, ao receber um chute, adquire inicialmente maior ou menor velocidade, dependendo se o chute for forte ou fraco. Como a variação da velocidade com o tempo mede a aceleração, a força maior comunica à bola uma aceleração maior. Por outro lado, se a massa dos corpos for diferente, mas estiverem submetidos a uma força igual, o movimento deles também será diferente.

E qual seria o Terceiro Princípio da Mecânica de Newton? É aquele que diz que “a toda ação corresponde uma reação igual e em sentido contrário”. Imaginemos uma pessoa dentro de um barco na água laçando uma corda com uma estaca da margem e puxando-a para se aproximar da margem. Ao puxar a corda presa na estaca, exerce-se uma força – uma ação; a margem, por sua vez, aplica uma força igual em sentido contrário – uma reação – sobre o barco, o que faz com que este se movimente.

Globo Ciência: Isaac Newton (Foto: Reprodução TV) A obra 'Principia' (Foto: Reprodução TV)

Baseado em suas observações e experiências, Newton chegou a uma nova relação entre força e movimento expressa na famosa fórmula F = m.a: ou seja, força = massa x aceleração. Essas três leis do movimento foram apresentadas por Newton, em 1687, em seu famoso livro "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica", ou simplesmente "Princípia". Nessa obra, ele também descrevia sua Teoria da Gravitação Universal.

A pergunta que motivou sua teoria da gravitação era: qual a relação entre a queda dos corpos e o movimento dos planetas? Para resolver o problema, Newton fez uma analogia entre o movimento da Lua ao redor da Terra e o movimento de um projétil lançado horizontalmente na superfície do planeta. O projétil sofre a ação de duas forças: a da gravidade (para baixo), ao longo de toda a trajetória, e, por uma fração de segundo, daquela que o lança para frente. Nestas condições, a trajetória é uma curva parabólica.

Quanto maior for a altura e a velocidade do lançamento, mais longe cairá o projétil. Newton então se perguntou o que aconteceria se a altura do lançamento do projétil fosse muito grande, comparável, por exemplo, à distância da Terra à Lua. E ele mesmo respondeu à sua pergunta imaginando que o corpo deveria cair em direção à Terra mas sem atingir a superfície. Mas por quê? Se o corpo for lançado além de certa altura – como é o caso dos satélites artificiais –, a parábola descrita pelo corpo não o trará de volta à Terra, mas o colocará em órbita. Assim, o satélite está sempre ‘caindo’ sobre o planeta, sem nunca atingi-lo. É também o caso da Lua em torno da Terra; desta e dos outros planetas em torno do Sol.

Com esse raciocínio, Newton ligou dois fenômenos que até então pareciam não ter relação entre si: o movimento dos corpos celestes e a queda de um corpo na superfície da Terra. E assim surgiu para Newton a Lei da gravitação universal: “A força de atração entre dois corpos é proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa”.

Em outras palavras, a Lei da Gravitação Universal diz que dois objetos quaisquer se atraem gravitacionalmente por meio de uma força que depende das massas desses objetos e da distância que há entre eles.