Ciência > Física > Força > Primeira Lei do Movimento de Newton

As leis do movimento de Newton são três leis físicas que, juntas, lançaram as bases da mecânica clássica. Neste artigo, discutiremos a primeira lei do movimento de Newton e o conceito de inércia de um corpo.

Declaração da Primeira Lei do Movimento de Newton:

O corpo material continua em seu estado de repouso ou estado de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja agido por uma força externa desequilibrada que altera o estado de movimento. Esta lei também é chamada como lei da inércia.

Explicação: Esta lei tem duas partes, a primeira parte dá-nos o conceito de inércia enquanto a segunda parte ajuda-nos a definir a força. A primeira parte indica que se um corpo está em repouso, então ele não pode começar a se mover por si mesmo. Da mesma forma, se o corpo está em estado de movimento uniforme em linha reta, não pode aumentar ou diminuir sua velocidade ou não pode mudar a direção por si só. Assim, cada corpo tem a incapacidade de mudar o estado de repouso ou o estado de movimento uniforme ao longo de uma linha reta por si só, essa propriedade inerente do corpo é chamada de inércia de um corpo. A inércia de um corpo depende da massa do corpo. Assim, a massa é uma medida da inércia de um corpo.

A segunda parte da lei ajuda-nos a definir a força. Na primeira parte, vimos que um corpo não pode mudar seu estado de movimento por si só, mas alguma quantidade física externa é necessária para fazê-lo. Essa quantidade física externa que é necessária para mudar o estado de movimento de um corpo é chamada força.

Conceito de Inércia de um Corpo:

• A tendência do corpo para se opor à mudança de estado de repouso ou estado de movimento uniforme é chamada inércia do corpo.
• Se nenhuma força desequilibrada age sobre um corpo, então o corpo em repouso permanece em repouso. Esta inércia é às vezes chamada de inércia de repouso.
• Se nenhuma força desequilibrada atua sobre um corpo, então o corpo em movimento uniforme ao longo de uma linha reta permanece em movimento uniforme ao longo da mesma linha reta. Esta inércia é às vezes referida como a inércia do movimento.
• A tendência de um corpo continuar a mover-se com movimento uniforme numa direcção linear chama-se inércia de direcção.

Exemplos de Inércia de Descanso:

Exemplo: Uma moeda é colocada sobre uma carta lisa que serve de tampa num copo. Quando a carta é puxada repentinamente no sentido horizontal, a moeda cai no copo. (Inércia do repouso)

Explicação: Quando a carta é puxada horizontalmente, adquire movimento devido à força de puxar. Mas como nenhuma força está atuando sobre a moeda em uma direção horizontal. A moeda inicialmente em repouso sobre o cartão devido à inércia permanece em repouso. Assim, separa-se do cartão. Agora não há nenhum suporte na parte inferior, a carta cai no vidro sob a ação da gravidade.

MaisExemplos de Inércia de Descanso:

• Um ciclista que anda numa estrada nivelada não descansa imediatamente depois de parar de pedalar.

• Ao bater a moeda no fundo de uma pilha de moedas de carambola com um batedor, esta moeda só se afasta, enquanto o resto da pilha permanece na posição original.
• Quando um tapete pendurado é batido com um pau, as partículas de pó começam a sair dele. Quando um tapete é batido com um bastão, o tapete é colocado em movimento. Mas devido à inércia, as partículas de pó permanecem em repouso. Assim, elas ficam separadas do tapete.
• Ao tremer ou dar sacudidelas aos ramos de uma árvore, os frutos caem. Quando os ramos são sacudidos num sentido, os frutos e folhas devido à inércia permanecem na posição original devido à inércia do repouso. Isto provoca a quebra do talo e eles caem.
• Quando uma bala é disparada contra uma janela de vidro, forma-se um buraco na mesma. Isto porque apenas a parte do vidro se move com a bala, onde a bala atinge o vidro. A parte restante, devido à inércia, permanece na sua posição. Assim, a bala é capaz de formar um buraco na janela de vidro devido à inércia do vidro.
• Um mágico arranca um pano de mesa debaixo de um conjunto completo de louça de mesa. Quando o pano de mesa é puxado é colocado em movimento, mas a louça de mesa devido à inércia do descanso permanece sobre a mesa.
• Quando o trem local inicia ou pára de repente, portas deslizantes de alguns compartimentos podem abrir ou fechar.

Exemplo de Inércia de Movimento:

Exemplo: Quando um autocarro estacionário começa a mover passageiros no autocarro, reclina-se para trás de forma semelhante quando o autocarro em movimento com velocidade uniforme pára de repente os passageiros avançam. (Inércia de movimento)

Explicação: Quando o autocarro está parado, os passageiros também estão parados. Quando o autocarro começa a mover-se a parte do corpo (parte inferior) em contacto com o autocarro começa a mover-se, mas devido à inércia a parte superior permanece estacionária e assim ele reclina-se para trás. Se ele estiver de pé, ele vai cair para trás. Quando o autocarro se move com movimento uniforme em linha recta, os passageiros têm o mesmo movimento. Quando o autocarro pára, a parte do corpo (parte inferior) em contacto com as paragens, mas devido à inércia, a parte superior continua a avançar e assim ele avança. Se ele estiver de pé ele cairá para a frente.

MaisExemplos:

• Quando um passageiro salta de um comboio em movimento ele cai. Isto porque assim que a pessoa deixa o trem em movimento, sua velocidade é a mesma do trem. Quando seus pés entram em contato com o solo, a parte inferior do corpo é trazida para descansar, mas a parte superior do corpo continua a viajar com a velocidade original. Isto o faz cair na direção da frente. Para evitar isso, ele tem que correr na direção da frente até que sua velocidade seja reduzida a zero.
• Uma bola jogada verticalmente para cima por uma pessoa num trem em movimento volta à sua mão. A razão é que no momento em que a bola foi lançada, a bola estava em movimento junto com a pessoa e o trem, devido à inércia do movimento. Assim, durante o tempo em que a bola permanece no ar, tanto a pessoa quanto a bola se movem para a frente pela mesma distância. Isto faz com que a bola volte à sua mão no seu retorno.
• Atletas correm antes de dar um salto longo para aumentar a sua velocidade, e assim a sua inércia de movimento. A inércia de movimento aumentada permite que ele pule uma distância maior.
• Atletas (Saltos Longos / Lançadores Javelin / Lançadores Shot putters) muitas vezes não conseguem se parar antes da linha de falta por causa da inércia de movimento a parte superior do corpo do atleta continua a se mover na direção da frente enquanto a parte inferior pára. Assim ele pode não conseguir parar na linha de falha e cruzá-la.

Exemplo de Inércia de Direção :

Exemplo: Quando um veículo faz uma curva brusca para a esquerda, a pessoa sentada dentro do veículo é empurrada para a direita. (Inércia de Direção)

Explicação: Quando um veículo vira à esquerda, muda a direcção. Enquanto a pessoa sentada no interior tende a mover-se na direcção original, devido à inércia. Assim ele é empurrado para a direita.

MaisExemplos:

• Quando um autocarro faz uma curva, os passageiros têm de se agarrar a algum apoio para se evitarem de balançar. O autocarro e o passageiro estão ambos em estado de movimento. Quando o autocarro muda de direcção, os passageiros continuam a mover-se na mesma direcção, devido à inércia da direcção. Se os passageiros não se segurarem em algum suporte, serão atirados naquela direção.

Notes:

• Se um corpo estiver em repouso, então a força da rede agindo sobre o corpo é zero.
• Se um corpo estiver em movimento uniforme em linha reta, então a força da rede agindo sobre o corpo é zero.
• Se um corpo não está em repouso nem em movimento uniforme, então a força da rede agindo sobre o corpo não é zero.
• Se um corpo está mudando de direção, então a força da rede agindo sobre o corpo não é zero.
• Se a força da rede atuando sobre um corpo é zero, então o corpo deve estar em repouso ou em movimento uniforme em linha reta.
• Se a força da rede atuando sobre um corpo não é zero, então o corpo não está nem em repouso nem em movimento uniforme em linha reta.

Stoppingof a Moving Vehicle:

Se o motor do carro é desligado ou se são aplicados travões para parar um carro, o carro não pára de uma só vez. Por vezes, o condutor tem de aplicar travões de emergência. O intervalo de tempo entre ver o obstáculo e realmente aplicar o travão é chamado tempo de resposta ou tempo de reflexão. A distância percorrida pelo carro durante esse período é chamada de distância de pensar. O intervalo de tempo entre a aplicação dos travões e a paragem efectiva do carro é chamado de tempo de travagem. A distância percorrida pelo automóvel durante este período é chamada distância de travagem. A soma da distância de pensamento e da distância de travagem é chamada distância de paragem. Assim, para evitar um acidente, a distância de paragem deve ser inferior à distância do obstáculo a partir do ponto de o ver.

Principais grãos:

Por meio do vento, os grãos são separados da casca. O vento é um processo agrícola no qual o grão e a casca são separados um do outro. O grão tem uma massa maior do que a casca. Assim, a inércia do grão é maior do que a da casca. Assim, é necessária mais força para mudar o seu caminho de movimento. Quando caem da altura em um vento suave, devido à maior inércia, apenas caem verticalmente. As partículas de casca têm uma massa insignificante e uma inércia muito insignificante. Assim, é necessária uma pequena força para alterar o seu caminho de movimento. Quando caem da altura em um vento suave, elas são levadas na direção do vento através de alguma distância. Assim a casca e o grão são separados.

A bagagem no telhado do ônibus é amarrada:

É aconselhável amarrar a bagagem com cordas no teto do ônibus. Quando um ônibus está em movimento (especialmente com alta velocidade) na estrada, de repente pára ou muda de direção, a bagagem no topo devido à inércia do movimento e da direção continua a permanecer no movimento ou na mesma direção de movimento. Como resultado, a bagagem pode ser expulsa do teto do ônibus se não estiver amarrada com a corda.

Dryingof Cloths By Shaking:

Quando um pano molhado é sacudido, as partículas de água começam a sair dele. Quando o pano é sacudido, o pano é colocado em movimento. Mas devido à inércia, as partículas de água permanecem em repouso. Assim elas ficam separadas do pano molhado. Assim os panos podem ser secos cedo.

Uma pessoa sentada num carro tenta mover o carro aplicando força nas suas paredes.Será que o carro se moverá?

A primeira lei de Newton diz que “Todo o corpo material continua a permanecer no seu estado de repouso ou estado de movimento uniforme numa linha recta, a menos que seja agido por uma força externa desequilibrada para mudar o estado de movimento”. Assim, dois movem um corpo em repouso, alguma força externa desequilibrada é necessária. Neste caso, a força aplicada pela pessoa é interna. Assim, o carro não se moverá.

Exemplos onde a inércia baixa é preferível e um exemplo onde a inércia alta é preferível (recomendada):

Carpinteiro trabalha com madeira e pregos. Para conduzir pregos na madeira, é necessária menos força. Assim, recomenda-se uma baixa inércia do martelo. Assim, o martelo de carpinteiro é um exemplo de baixa inércia. Um ferreiro trabalha com ferro, aço. Para mudar a forma do ferro ou do aço, é necessária uma grande força. Assim, recomenda-se uma alta inércia do martelo. Assim, o martelo de ferreiro é um exemplo de alta inércia.

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