TEORIA 1. Olha só que brincadeira legal e fácil de ser executada. A situação ilustrada na figura 1, abaixo representa o movimento de uma pequena pedra presa na extremidade de um barbante. Uma pessoa segurando na outra extremidade do barbante coloca o mesmo para girar por cima da sua cabeça. Em um determinado instante, o barbante arrebenta. Qual será a trajetória da pedra? Se a corda arrebenta no ponto B,qual será a trajetória da partícula? B Olhando de frente Olhando de cima Figura 1: Movimento circular de uma pedra presa a um barbante.. Quais são as forças que estão atuando na pedra? O que significa uma força? No nosso dia a dia, é comum escutarmos das pessoas que uma força está sempre relacionada a puxar um objeto ou mesmo empurrar esse mesmo objeto. Quando um jogador de futubel chuta uma bola que está inicialmente em repouso, esta entra em movimento. Mas mesmo a bola estando parada, não existem forças atuando nela? É claro que sim, existe a força Peso da bola e a Normal que o chão está exercendo sobre a bola. Nesse caso, as forças se cancelam e a bola pernanece em equilíbrio estático, até que alguma outra força atue na bola e tire a mesma da condição de equilíbrio. Forças desse tipo, isto é, entre o pé do jogador e a bola são denominadas forças de contato, pois existe um contato físico entre os dois objetos. Porém, existem muitas situações em que dois objetos exercem força um sobre o outro sem necessariamente esses objetos entrarem em contato. Essa força é chamada de força de ação a distância. Um exemplo desse tipo força é a força de atração gravitacional, que já estudamos anteriormente. Podemos relacionar outros tipos de força encontradas no nosso dia a dia: força elástica de uma mola (força de contato), força de tensão (força de contato), força normal (força de contato), força de atrito (força de contato), força de arraste (forças resistivas de objetos que se movem num
fluido força de contato), força de empuxo (força que um motor que impulsiona um foguete força de contato), forças elétricas e magnéticas (força de ação a distância ). Alguns dados interessantes sobre Sir Isaac Newton, que está representado na figura. Figura : Sir Isaac Newton Sir Isaac Newton (1643-177) foi um cientista inglês e matemático famoso pela descoberta da Lei Universal da Gravitação, e também descobriu as três leis de movimento (Figura 3). Ele publicou esse trabalho no famoso Princípios Matemáticos da Filosofia Natural em 1687. 3. O que diz a 1ª Lei de Newton? Forças estão balanciadas em repouso (v=0 m/s) em movimento (v 0 m/s) Permanece em repouso Permanece em movimento com a mesma velocidade e direção Figura 3: Forma esquemática da 1ª Lei de Newton. Conforme ilustra o diagrama acima, a 1ª Lei de Newton estabelece que:
Um objeto que está em repouso ou em Movimento Retilíneo e Uniforme (MRU) em relação a um referencial inercial tem uma tendência de permanecer nesse estado, a menos que seja obrigado a alterar seus estados devido a uma força externa que atue sobre eles. (Figura 4). em repouso (v=0 m/s) em movimento (v 0 m/s) F=0 F=0 equilíbrio estático equilíbrio dinâmico Figura 4: Forma esquemática da 1ª Lei de Newton. 4. Por que essa Lei também é chamada da Lei da Inércia? A inércia significa a tendência de um objeto resistir à mudança no seu estado de movimento. A 1ª Lei de Newton estabelece que todos os objetos têm inércia. Um objeto que possui uma quantidade de massa grande tem uma inércia grande, dificultando, portanto, a variação do seu movimento. 5. Mas o que isso significa? Basicamente, um objeto manterá seu estado de movimento ou de repouso, a menos que uma força resultante diferente de zero atue sobre ele. Se o objeto estiver parado, ele permanecerá parado. Se o objeto estiver se movendo com MRU, ele continuará em movimento.
6. Alguns exemplos da 1ª Lei de Newton 6.1 Na figura 5, ilustramos uma das grandes preocupações da indústria automobilística hoje em dia. Os equipamentos de segurança estão se tornando ítens obrigatórios nos automóveis de hoje. Todos esses dispositivos respeitam o princípio da inércia. Em um choque frontal de um automóvel, as pessoas que estão no interior do carro tendem a continuar em movimento devido à inércia. Desta forma, o cinto de segurança é um sistema que tende a segurar e prender a pessoa no banco do automóvel. Outro dispositivo de segurança nos automóveis é o airbag, que no momento de um impacto frontal, infla uma bolsa de ar que tende a proteger o motorista de uma colisão com o volante. Figura 5: Modelo de airbag em funcionamento num carro 6. A figura 6 ilustra um livro em repouso sobre uma mesa. Nesse exemplo, como as forças que estão atuando no livro, isto é, a força normal que a mesa aplica sobre o livro e a força peso (de atração da Terra sobre o livro) equilibram-se, o livro permanecerá em repouso.
Forças sobre um livro são balancedas. N Livro P Figura 6: Livro parado sobre uma mesa 6.3 Pela figura 7, a seguir, ilustramos a brincadeira chamada cabo de guerra. Dois grupos de pessoas puxam uma corda em sentidos opostos. Vence quem consegue puxar o grupo oposto até que ultrapassem uma linha marcada no chão. Qualquer um dos dois grupos só entrará em movimento quando a diferença das forças aplicadas pelas pessoas na corda for diferente de zero. Figura 7: Ilustração da brincadeira cabo de guerra 6.4 Pela figura 8, a seguir, ilustramos uma bola de futebol, que aparentemente se encontra em repouso sobre um gramado de um campo de futebol. Nessa situação, as forças atuantes sobre a bola se equilibram e ela se encontra em equilíbrio estático. Quando uma pessoa chuta essa bola, uma força é aplicada e a bola entra em movimento.
Figura 8: Bola de futebol parada sobre a grama.
REFERÊNCIAS GERMANO,J.S.E. SF_517. Condigital, MEC.