Newton

Newton, após chegar à expressão da força gravitacional, , a usou para realizar estudos e interpretar uma variedade de fenômenos que ocorrem na natureza como, por exemplo, as marés. Muitos dos fenômenos que ele estudou já eram conhecidos, só não havia uma explicação científica para eles. O sucesso que Newton obteve na explicação desses fenômenos constituiu um grande triunfo para a teoria da Gravitação Universal.

As Marés

A maré é um dos fenômenos naturais mais conhecidos. Esse fenômeno ocorre em razão do movimento periódico de subida e descida do nível da água, produzindo dessa maneira as chamadas marés altas e marés baixas. Foi Isaac Newton que, a partir da expressão da força gravitacional, deu a explicação para esse fenômeno natural. Segundo as explicações do físico e matemático Newton, as marés são causadas pela atração do Sol e da Lua sobre as águas do mar.

As Forças que atuam sobre as marés ocorrem porque a Terra é um corpo extenso e o campo gravitacional que é produzido pelo Sol ou pela Lua não é homogêneo em todos os pontos, pois tem alguns pontos da Terra que estão mais próximos e outros mais distantes destes corpos celestes. Esses campos gravitacionais provocam acelerações que atuam na superfície terrestre com diferentes intensidades. Dessa forma, as massas de água que estão mais próximas da Lua ou do Sol sofrem aceleração com intensidades maiores que as massas de água que estão mais afastadas desses astros. É essa diferença de pontos mais próximos e mais afastados do Sol e da Lua que dão origem às marés.

A Primeira Lei de Newton, ou lei da Inércia, diz que a tendência dos corpos, quando nenhuma força é exercida sobre eles, é permanecer em seu estado natural, ou seja, repouso ou movimento retilíneo e uniforme.

O estudo da causa do movimento dos corpos é algo que tem fascinado e aguçado a curiosidade de muitos, desde os tempos de Aristóteles. Aristóteles viveu por volta do século IV a.C, e com base em seus estudos acerca da natureza do movimento dos corpos, concluiu que um corpo só se movimenta se uma força estiver sendo aplicada sobre ele. Sendo assim, segundo sua proposição, para empurrar um caixote de madeira de um lugar a outro, o movimento prevalece somente se uma força estiver atuando diretamente no caixote, ou seja, enquanto ele estiver sendo empurrado. Outros cientistas também procuraram estabelecer leis físicas que descrevessem os movimentos dos corpos. Dentre estes, podemos citar: Galileu Galilei e Isaac Newton.

As interpretações acerca dos movimentos feitas por Aristóteles perduraram até o Renascimento (século XVII), quando Galileu, através de um método baseado em experimentação, propôs ideias que revolucionaram o que se pensava até então sobre a causa do movimento dos corpos. Realizando uma série de experiências, Galileu observou que quando um caixote sobre o solo é empurrado, além da força para deslocar o caixote de uma posição para outra, existem outras forças atuantes, porém estas se opõem ao movimento do corpo. Essas forças contrárias ao movimento são devido à resistência encontrada pelo corpo em contato com o ar que o circunda e o atrito com o solo. Logo, a partir de experimentações e reflexões sobre o que vinha sendo seu objeto de estudo, Galileu chegou à conclusão de que se caso não houvesse forças contrárias ao movimento do caixote (se fosse possível eliminar a força de resistência do ar e a força de atrito com o solo), ele não cessaria o movimento, ou seja, continuaria se movendo infinitamente em movimento retilíneo e com velocidade constante depois de iniciado o movimento. Esse fato contraria o que pensava Aristóteles, que dizia que quando não existisse força aplicada no objeto, consequentemente sua tendência seria voltar para o estado de repouso.

A propriedade de permanecer em repouso quando em repouso, e em movimento quando se movendo é conhecida como inércia.

Também no século XVII, depois de estabelecido o conceito de inércia por Galileu, Newton, em seu livroPrincípios matemáticos da filosofia natural, formulou as leis básicas da mecânica, que hoje levam seu nome e são conhecidas como as Leis de Newton. Estas leis, também conhecidas como as leis dos movimentos, relacionam movimento e força. Concordando com as ideias de Galileu, de que um corpo pode estar em movimento mesmo que nenhuma força atue sobre ele, Newton as utilizou no enunciado de sua primeira lei, conhecida como Lei da Inércia.

Primeira Lei de Newton: Lei da Inércia

Lei da Inércia: tendência que os corpos possuem em permanecer em seu estado natural, repouso ou movimento retilíneo e uniforme.

Para exemplificar, imaginem a seguinte situação: quando uma família viaja em um automóvel em movimento retilíneo e uniforme, em relação à Terra, e por algum motivo o motorista freia bruscamente, todos que estão no carro são atirados para frente em relação ao carro. Isso ocorre em virtude da inércia, isto é, da tendência que todos têm em manter a velocidade constante com que o carro vinha trafegando em relação à Terra.

Em resumo, na ausência de forças:

• Um corpo ou objeto parado, em razão de sua inércia, tende a permanecer em repouso;

• Uma vez iniciado o movimento, a tendência do corpo é permanecer em movimento retilíneo e uniforme.

Segunda Lei de Newton

De acordo com a segunda lei de Newton, a força resultante sobre um corpo é igual ao produto da massa pela aceleração.

A segunda Lei de Newton descreve a relação entre força e aceleração

De acordo com a segunda Lei de Newton:

“A força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida”. Essa relação pode ser descrita com a equação:

Fr = m . a

sendo:

Fr – Força resultante;

m – massa;

a – aceleração.

De acordo com essa Lei, para que se mude o estado de movimento de um objeto, é necessário exercer uma força sobre ele que dependerá da massa que ele possui. A aceleração, que é definida como a variação da velocidade com o tempo, terá