Quando a aceleração é nula a força resultante?

A PRIMEIRA LEI DE NEWTON

Newton com base nas idéias de Galileu, estabelece a primeira lei do movimento, também conhecida como Lei da Inércia:

"Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças que atuam sobre esse corpo for nula".

Assim, se o corpo estiver em repouso continuará; em repouso; se estiver em movimento, continuará o seu movimento em linha reta e com velocidade constante.

A SEGUNDA LEI DE NEWTON

A segunda lei de Newton, explica o que acontece ao corpo quando a resultante das forças é diferente de zero.

Imagine que empurra uma caixa sobre uma superfície lisa (pode-se desprezar a influência de atrito). Quando se exerce uma certa força horizontal F, a caixa adquire uma aceleração a. Se aplicar uma força duas vezes superior, a aceleração da caixa também será 2 vezes superior e assim por diante. Ou seja, a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante que sobre ele atua.

Entretanto, a aceleração de um corpo também depende da sua massa. Imagine, que se aplica uma  for�a F a um corpo com massa 2 vezes maior. A aceleração produzida será, então, a/2. Se a massa triplicar, a mesma força aplicada irá produzir uma aceleração a/3. E assim por diante. De acordo com esta observação, conclui-se que: a aceleração de um objeto é inversamente proporcional à sua massa.

A 2a Lei de Newton pode enunciar-se do seguinte modo:

A aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional à intensidade da resultante das forças que atuam sobre o corpo, tem direção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa.

A segunda lei de Newton também conhecida por Lei Fundamental da Dinâmica pode ser expressa matematicamente por:

Como a massa é expressa em Kg e a aceleração, em m/s2, a unidade SI de for�a será kg.m/s2, e é chamada de Newton (N).

A TERCEIRA LEI DE NEWTON

Quando um sistema interage com outro sistema, exercem-se sempre forças simultâneas que têm:

�         a mesma linha de ação;

�         a mesma intensidade;

�         sentidos opostos.

No entanto, estas forças estão aplicadas em corpos diferentes, nunca se anulam.

F12 = - F21

Diz-se, sempre que se verifique uma interação, as forças atuam aos pares. As duas forças que interagem constituem um par ação-reação. É indiferente considerar qualquer delas como ação ou reação.

A 3a Lei de Newton pode enunciar-se do seguinte modo:

Quando dois corpos interagem, a força que o corpo 1 exerce sobre o corpo 2 é igual e oposta à força que o corpo 2 exerce sobre o corpo 1

Imagine um corpo em queda livre. O peso (P = m � g , g � a aceleração da gravidade aproximadamente 9,8 m/s� ) deste corpo é a for�a exercida pela Terra sobre ele. A reação a esta for�a é a for�a que o corpo exerce sobre a Terra, P' = - P. A for�a de reação, P', deve acelerar a Terra em direção ao corpo, assim como a força de ação, P, acelera o corpo em direção à Terra. Entretanto, como a Terra possui uma massa muito superior à do corpo, a sua aceleração é muito inferior à do corpo (veja a 2a Lei).

Força resultante produz aceleração

Se um corpo está em repouso (em relação a um certo referencial), sua velocidade é zero. Se for colocado em movimento, sua velocidade deixará de ser nula e, portanto, o objeto foi acelerado. De modo similar, se um corpo em movimento retilíneo e uniforme (e, portanto com aceleração nula, já que a velocidade é constante) for forçado a parar, também podemos afirmar que ele sofreu uma aceleração (popularmente fala-se, nesse caso, em “desaceleração”).

Primeira Lei de Newton, em ambas as situações – do repouso ao movimento retilíneo e uniforme, ou ao contrário -, uma força resultante atua sobre o corpo.

Disso, concluímos que a atuação de uma força resultante sobre um corpo produz nele uma aceleração.

Esse é o tema da Segunda lei de Newton, que veremos a seguir.

Perceber, por meio de experimentos, a relação entre força e aceleração não é uma tarefa muito fácil, devido às complicações representadas pelo atrito e pela resistência do ar.

Imagine um bloco de massa 1 kg esteja em repouso sobre uma superfície perfeitamente lisa. Submetido à ação de uma força resultante horizontal de intensidade F, esse bloco adquire uma aceleração de 1 m/s2, conforme ilustrado em A. Se a mesma força resultante atuar sobre o bloco de massa 0,5Kg, verifica-se que a aceleração adquirida será de 2 m/s2, conforme B.

Se um força resultante horizontal com dobro da intensidade 2F, atuar num bloco de massa 1kg, ele adquire aceleração de 2m/s2 (veja C), e se atuar num bloco de massa 0,5 kg, ele adquire aceleração de 4 m/s2 (veja D).

Você percebe a regularidade matemática envolvida?

Analisando o exemplo acima

Comparando A e C, percebemos que, quando a força resultante que atua sobre um certo corpo é duplicada, a aceleração decorrente também duplica. A mesma conclusão pode ser tirada comparando B e D. Muitos experimentos desse tipo permitem fazer a generalização seguinte.

Em palavras: A aceleração de um corpo é diretamente proporcional a força resultante que atua sobre ele.

Comparando B e C, verificamos que, se a massa de um corpo é o dobro da de outro, é necessário que a força resultante seja duplicada, para acelerá-lo igualmente. Vários experimentos como esse levam à conclusão a seguir.

Em palavras: A força resultante que produz certa aceleração num corpo é diretamente proporcional a sua massa.

Finalmente, comparando A e B, verificamos que, se dois corpos estão submetidos à mesma força resultante e se um deles tem metade da massa do outro, então esse adquirirá o dobro da aceleração. A mesma conclusão pode ser tirada comparando C e D. Isso pode ser generalizado como segue.

Em palavras: Sob a ação de uma força resultante, a aceleração de um corpo é inversamente proporcional à sua massa.

Agora considere a equação e sua simbologia:

Fr – módulo de força resultante que atua sobre um corpo

m – massa do corpo

a – aceleração do corpo

podemos enunciar matematicamente as conclusões tiradas acima.

Em equação:

 

Quando a força resultante é nula?

Quando a velocidade é constante a força resultante nula?

O que é uma força resultante não nula?

Qual é a relação entre força é aceleração?