A Primeira Lei de Newton diz que um corpo em repouso tende a ficar em repouso e um corpo em movimento tende a permanecer em Movimento Retilíneo Uniforme. Quando a soma das forças que agem em um corpo é zero, esse corpo pode estar em repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme.
As Leis de Newton são a base da Mecânica Clássica, também chamada de Mecânica Newtoniana. As Leis de Newton são derivadas de inúmeros experimentos sobre o movimento de corpos. Elas não foram conclusões teóricas baseadas em outras leis, mas sim, foram elaboradas a partir da observação e da experimentação. Hoje vamos estudar a Primeira Lei de Newton e adquirir conhecimentos para solidificar nossa compreensão da Física.
A Primeira Lei de Newton é conhecida também como Lei da Inércia. Vamos conhecer o seu enunciado e compreender em que situações ela se aplica. Estão todos prontos? Então, vamos lá!
1. LEI DA INÉRCIA
"Quando a soma das forças sob um corpo é zero, este corpo não muda seu estado de movimento e permanece com velocidade constante (ou em repouso ou em linha reta)."
O que este enunciado nos revela? Primeiramente, temos uma menção para a ideia de força. Através das experiências que a vida nos dá sobre o movimento, todos já temos uma certa compreensão sobre força. A Primeira Lei de Newton nos traz uma informação importante, que forças provocam mudanças no estado de movimento, mas, quando a soma das forças é zero, não ocorre mudança no movimento do corpo.
Tão importante quanto o conceito de força, é o conceito de inércia, afinal, estamos estudando a Lei da Inércia. Em termos simples, podemos definir inércia como "a tendência que os corpos possuem de ficar em seu estado de movimento" ou ainda, como "a resistência que os corpos apresentam contra a aceleração". A inércia é medida pela massa do corpo, mas estudaremos melhor este ponto na Segunda Lei de Newton.
Vimos que a Primeira Lei de Newton descreve duas situações distintas: repouso e movimento em linha reta e com velocidade constante (em módulo, direção e sentido, o MRU). Vamos estudar cada um desses casos, iniciando pelo repouso, e compreender de vez o que a Primeira Lei de Newton significa!
2. COMO TIRAR UM CORPO DO REPOUSO?
Para auxiliar o entendimento dessa questão, vamos estudar uma caixa em repouso, pois trata-se de um exemplo comum e já vivenciado pela grande maioria das pessoas. A imagem acima traz uma ilustração útil ao estudo.
A caixa está parada na mesa. O que precisamos fazer para colocar ela em movimento? A resposta é simples: podemos dar um empurrão nela. Ou ainda, podemos amarrar uma corda nela e puxar. Podemos colocar explosivos perto da caixa e no momento da explosão ela será jogada para o lado. Enfim, são infinitas possibilidades. Mas, o que todas elas possuem em comum?
Em todos os cenários, temos alguma força agindo sobre a caixa. Facilmente, concordamos que é preciso a ação de uma força para provocar mudança no estado de movimento da caixa, para tirá-la do repouso. É preciso uma força para acelerar a caixa, para mudar a velocidade da caixa.
Assim, sem a ação de nenhuma força, essa caixa ficará em repouso para sempre, exatamente como diz a Primeira Lei de Newton. Aplicando-a neste caso, temos: "se a soma das forças sobre a caixa é zero e a caixa está em repouso, então essa caixa permanece em repouso".
Certo, agora podemos estudar a segunda situação descrita: quando a velocidade não é zero. Como é que um corpo pode continuar se movendo se a força resultante sobre ele é zero? A título de informação, força resultante é a soma das forças e essa expressão é muito usada na física.
3. PRIMEIRA LEI DE NEWTON E MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME
Para compreender melhor essa relação, vamos lembrar de uma situação extremamente comum. Pense que você está dentro de um carro que está andando à 60 km/h. De repente, o carro realizou freada brusca. O que acontece com você? É jogado para frente, né?
Pois bem, na verdade, quando o carro freia, ele diminui de velocidade. Os freios conseguem diminuir a velocidade do carro, não a sua. Assim, você continua se movendo com os 60 km/h. O carro já diminuiu a velocidade, você ainda não. Por isso, você vai para frente, você está mais rápido que o carro.
E como é que você diminui a sua própria velocidade, nesse caso? São duas opções principais: ou você usa cinto de segurança, que vai lhe segurar e promover a diminuição de velocidade, ou você tem um encontro marcado com o painel e o parabrisa do carro.
Perceba que, sem a ação de forças, a sua velocidade não diminuiria. Você precisa que o cinto lhe segure ou que o painel lhe freie. Só assim que a velocidade muda. Sem nenhum desses elementos, você continuaria indo para frente, até cair no chão e então ser freado pelo solo (algo que seria doloroso).
Certo, até aqui, vimos que sem a ação de forças, a velocidade não muda. Mas, o que isso tem a ver com o Movimento Retilíneo Uniforme? Pois bem, a velocidade é uma grandeza vetorial, ela tem módulo (intensidade, valor), direção e sentido, ou seja, uma orientação espacial. A velocidade do carro está levando-o para frente, por exemplo, em uma direção bem definida.
Vamos estudar uma curva para entender melhor este ponto.
3.1 Estudo de uma curva
De volta ao carro. O veículo está andando em uma estrada reta quando se depara com uma curva inesperada. Em situações como essa, parece que somos jogados para o lado, jogados contra a curva. Na verdade, esse é um efeito inercial.
Para compreender melhor, vamos adotar outro cenário: um vagão de trem. Este vagão é extremamente liso, muito liso mesmo. Além disso, derramamos óleo lubrificante em todo o vagão. Colocamos uma pessoa usando meias lisas no vagão. A pessoa está encostada na parede traseira do vagão, que está se movendo em linha reta.
Em determinado momento, o vagão faz uma curva, como mostra a figura acima. A pessoa vai sentir como se fosse atirada para fora da curva e vai bater na parede do vagão. Mas, olhe atentamente no desenho. Enquanto que o vagão faz a curva, a pessoa continua em linha reta, deslizando livremente sobre o piso.
Ao realizar a curva, o vagão sofreu uma mudança na direção de seu movimento. A pessoa, por outro lado, não mudou a velocidade. Como não tem atrito entre ela e o chão, consegue deslizar livremente e segue o seu movimento inercial, segue em linha reta com velocidade constante, realizando um Movimento Retilíneo Uniforme.
4. PRIMEIRA LEI DE NEWTON E SEGURANÇA NO TRÂNSITO
Ao longo do item 3, vimos a importância do uso de cintos de segurança e também conhecemos o efeito inercial em curvas (corpos tendem a seguir o movimento em linha reta). Esse segundo fato explica porque é mais seguro percorrer curvas com velocidade reduzida, para evitar que os veículos acabem saindo da pista por causa da inércia.
Agora, podemos prestar atenção em outro detalhe importante: o encosto de cabeça. Esse equipamento de segurança tem uma função extremamente importante, proteger a coluna cervical de eventuais danos causados em acidentes de trânsito. Para quem não lembra, a coluna cervical é a parte da coluna que está localizada no pescoço.
Na imagem acima, duas situações são ilustradas. Em ambas, um carro inicialmente parado é atingido outro veículo em alta velocidade. Na primeira imagem, sem o encosto de cabeça, o carro é empurrado para frente e o banco, por consequência, empurra o passageiro. Porém, como corpos em repouso tendem a permanecer em repouso, a cabeça não conseguiu acompanhar o movimento do corpo no tempo necessário e acaba chicoteando para trás.
Por efeito inercial, a cabeça não seguiu o movimento do corpo e ficou para trás, provocando uma torção indesejada do pescoço e possíveis danos à coluna cervical. Porém, na segunda imagem, a presença do encosto de cabeça já é suficiente para transmitir o movimento do carro à cabeça também. O banco empurra o corpo para frente e o encosto empurra a cabeça na mesma direção, evitando a torção do pescoço e protegendo a coluna cervical de eventuais danos.
Antes de terminar nossa conversa, vamos elencar os pontos principais sobre a Primeira Lei de Newton:
A inércia é a tendência que os corpos têm de manter seu estado de movimento.
Quando nenhuma força resultante age sobre um corpo, este corpo não sofre mudanças no estado de movimento.
Quando um corpo não altera seu estado de movimento, ele não muda a velocidade (nem o módulo, nem a direção e nem o sentido).
A Primeira Lei de Newton descreve situações de repouso e de Movimento Retilíneo Uniforme.
Beleza, pessoal, por hoje é isso! Estudamos a Primeira Lei de Newton e as relações que ela estabelece entre velocidade, aceleração e força. Espero que esses conceitos tenham ficado claros para vocês!
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