4.2: Primeira Lei do Movimento de Newton - Inércia

objetivos de aprendizagem

• Defina massa e inércia.
• Entenda a primeira lei do movimento de Newton.

A experiência sugere que um objeto em repouso permanecerá em repouso se for deixado sozinho, e que um objeto em movimento tende a desacelerar e parar, a menos que seja feito algum esforço para mantê-lo em movimento. O que a primeira lei do movimento de Newton afirma, no entanto, é o seguinte:

Primeira Lei do Movimento de Newton

Um corpo em repouso permanece em repouso ou, se estiver em movimento, permanece em movimento a uma velocidade constante, a menos que seja acionado por uma força externa líquida.

Observe o uso repetido do verbo “permanece”. Podemos pensar nessa lei como uma preservação do status quo do movimento.

Em vez de contradizer nossa experiência, a primeira lei do movimento de Newton afirma que deve haver uma causa (que é uma força externa líquida) para que haja qualquer mudança na velocidade (seja uma mudança na magnitude ou na direção). Definiremos a força externa líquida na próxima seção. Um objeto deslizando sobre uma mesa ou piso fica mais lento devido à força líquida de atrito que atua sobre o objeto. Se o atrito desaparecesse, o objeto ainda diminuiria a velocidade?

A ideia de causa e efeito é crucial para descrever com precisão o que acontece em várias situações. Por exemplo, considere o que acontece com um objeto deslizando ao longo de uma superfície horizontal áspera. O objeto rapidamente pára. Se pulverizarmos a superfície com pó de talco para torná-la mais lisa, o objeto desliza mais longe. Se tornarmos a superfície ainda mais lisa esfregando óleo lubrificante nela, o objeto deslizará ainda mais longe. Extrapolando para uma superfície sem atrito, podemos imaginar o objeto deslizando em linha reta indefinidamente. O atrito é, portanto, a causa da desaceleração (consistente com a primeira lei de Newton). O objeto não diminuiria a velocidade se o atrito fosse completamente eliminado. Considere uma mesa de air hockey. Quando o ar é desligado, o disco desliza apenas uma curta distância antes que o atrito o atrase até parar. No entanto, quando o ar é ligado, ele cria uma superfície quase sem atrito e o disco desliza longas distâncias sem diminuir a velocidade. Além disso, se soubermos o suficiente sobre o atrito, poderemos prever com precisão a rapidez com que o objeto ficará mais lento. O atrito é uma força externa.

A primeira lei de Newton é completamente geral e pode ser aplicada a qualquer coisa, desde um objeto deslizando sobre uma mesa até um satélite em órbita e sangue bombeado do coração. Experimentos verificaram minuciosamente que qualquer mudança na velocidade (velocidade ou direção) deve ser causada por uma força externa. A ideia de leis universais ou geralmente aplicáveis não é importante apenas aqui — é uma característica básica de todas as leis da física. Identificar essas leis é como reconhecer padrões na natureza a partir dos quais outros padrões podem ser descobertos. A genialidade de Galileu, que primeiro desenvolveu a ideia da primeira lei, e Newton, que a esclareceu, foi fazer a pergunta fundamental: “Qual é a causa?” Pensar em termos de causa e efeito é uma visão de mundo fundamentalmente diferente da abordagem típica da Grécia Antiga quando perguntas como “Por que um tigre tem listras?” teria sido respondido à maneira aristotélica: “Essa é a natureza da besta”. Talvez seja verdade, mas não é uma visão útil.

Missa

A propriedade de um corpo permanecer em repouso ou permanecer em movimento com velocidade constante é chamada de inércia. A primeira lei de Newton costuma ser chamada de lei da inércia. Como sabemos por experiência própria, alguns objetos têm mais inércia do que outros. Obviamente, é mais difícil mudar o movimento de uma pedra grande do que o de uma bola de basquete, por exemplo. A inércia de um objeto é medida por sua massa. Grosso modo, a massa é uma medida da quantidade de “material” (ou matéria) em algo. A quantidade ou quantidade de matéria em um objeto é determinada pelo número de átomos e moléculas de vários tipos que ele contém. Ao contrário do peso, a massa não varia com a localização. A massa de um objeto é a mesma na Terra, em órbita ou na superfície da Lua. Na prática, é muito difícil contar e identificar todos os átomos e moléculas em um objeto, então as massas nem sempre são determinadas dessa maneira. Operacionalmente, as massas dos objetos são determinadas por comparação com o quilograma padrão.

Exercício\(\PageIndex{1}\)

O que tem mais massa: um quilo de bolas de algodão ou um quilo de ouro?

Resposta

Eles são iguais. Um quilograma de uma substância é igual em massa a um quilograma de outra substância. As quantidades que podem diferir entre elas são volume e densidade.

Resumo

• A primeira lei do movimento de Newton afirma que um corpo em repouso permanece em repouso ou, se estiver em movimento, permanece em movimento a uma velocidade constante, a menos que seja acionado por uma força externa líquida. Isso também é conhecido como lei da inércia.
• A inércia é a tendência de um objeto permanecer em repouso ou permanecer em movimento. A inércia está relacionada à massa de um objeto.
• Massa é a quantidade de matéria em uma substância.

Glossário

inércia

a tendência de um objeto permanecer em repouso ou permanecer em movimento

lei da inércia

veja a primeira lei do movimento de Newton

massa

a quantidade de matéria em uma substância; medida em quilogramas

Primeira lei do movimento de Newton

um corpo em repouso permanece em repouso ou, se estiver em movimento, permanece em movimento a uma velocidade constante, a menos que seja acionado por uma força externa líquida; também conhecida como lei da inércia