Primeira Lei de Newton

A primeira lei de Newton, também conhecida como princípio da inércia, afirma que todo corpo permanece em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo e uniforme caso as forças que atuem sobre ele se anulem. A lei da inércia foi concebida pelo físico inglês Isaac Newton e foi baseada nas observações feitas pelo italiano Galileu Galilei. Junto ao princípio fundamental da dinâmica e à lei da ação e reação, a lei da inércia constitui o conjunto de leis que fundamentam a base teórica da Mecânica Clássica.

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Tópicos deste artigo

• 1 - O que é inércia?
• 2 - Cálculo  da inércia
• 3 - Exemplos sobre inércia
• 4 - Exercícios sobre a primeira lei de Newton

O que é inércia?

A inércia é uma propriedade inerente da matéria, isto é, todos os corpos que possuem alguma quantidade de massa possuem inércia. A medida quantitativa da inércia de um corpo é a sua massa, que pode ser medida em quilogramas, por exemplo. A inércia indica a tendência que um corpo tem de permanecer em seu estado de movimento, em outras palavras, um corpo com muita inércia opõe-se fortemente às mudanças em sua velocidade.         

Podemos sentir a inércia quando estamos dentro de um veículo em movimento, por exemplo. Quando o veículo é acelerado, sentimos que o nosso corpo é pressionado contra o banco do carro. Da mesma forma, quando o carro é bruscamente freado, temos a tendência de continuar nos movendo com velocidade constante e em linha reta. Portanto, para percebermos a ação da inércia, precisamos estar em algum referencial acelerado, somente assim é possível perceber a oposição à mudança no estado de movimento. Observe a figura a seguir: 

Agora, usando alguns termos um pouco mais técnicos, dizemos que, se a força resultante sobre um corpo for nula, esse corpo poderá tanto estar em repouso como em movimento retilíneo uniforme, como mostra o esquema a seguir:

Além disso, quanto maior for a inércia de um corpo, maior será a força necessária para alterar o seu estado de movimento. A inércia é medida pela quantidade de massa de um corpo.

Cálculo  da inércia

De acordo com a 2ª lei de Newton, a inércia de um corpo pode ser calculada pela razão entre a força aplicada e a aceleração que é obtida mediante a aplicação dessa força.

A relação acima nos mostra que a inércia de um corpo é proporcional à força que é aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua aceleração, ou seja, quanto maior for a inércia de um corpo, maior será a força necessária para colocá-lo ou tirá-lo do seu atual estado de movimento.

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Exemplos sobre inércia

• Se puxarmos rapidamente uma toalha de uma mesa cheia de objetos, é possível retirá-la sem derrubar nenhum deles graças à tendência desses objetos em manter seu estado de repouso. Isso acontece porque, quando puxamos a toalha em alta velocidade, a força de atrito entre os objetos e a toalha é insignificante, graças ao comportamento do coeficiente de atrito dinâmico.
• Quando um carro sofre uma colisão, os ocupantes do veículo são “jogados” para frente, pois tendem a continuar movendo-se em linha reta. Uma maneira de evitar que isso aconteça é aplicando-lhes uma força que resista a esse movimento, por isso o uso de cintos de segurança é obrigatório.
• Quando giramos várias vezes, ficamos tontos porque o líquido contido no interior do ouvido continua girando, em razão de sua inércia.
• A força g, utilizada em aplicações aeronáuticas, trata-se, na verdade, da inércia que os pilotos de avião sentem quando fazem curvas fechadas ou em alta velocidade.

Exercícios sobre a primeira lei de Newton

Questão 1) Os encostos de cabeça estão presentes na maioria dos veículos atuais, uma vez que existe uma grande possibilidade de que os ocupantes de um veículo fraturem seus pescoços no caso de uma colisão na traseira do automóvel. O princípio físico capaz de explicar a necessidade dos encostos de cabeça é o(a):

a) primeira lei de Newton.

b) segunda lei de Newton.

c) lei da ação e reação.

d) teorema do empuxo.

e) equilíbrio de forças.

Gabarito: Letra A

Resolução: Os encostos de cabeça são necessários devido à tendência que a cabeça dos ocupantes tem de permanecer em repouso quando ocorrem colisões traseiras, por exemplo.

Questão 2) A maioria das máquinas de lavar tem a função centrífuga, usada para promover a secagem parcial das roupas. O princípio físico que explica CORRETAMENTE o funcionamento do processo de centrifugação é o(a):

a) força centrífuga.

b) princípio da inércia.

c) rotação.

d) translação.

e) torque.

Gabarito: Letra B

Resolução: Durante o processo de centrifugação, o líquido contido no interior das máquinas de lavar é expelido graças à sua inércia, uma vez que, para que se mantenha o seu movimento de rotação, uma força centrípeta age no líquido em direção ao centro da máquina, de modo que a inércia do líquido opõe-se a essa força.

Questão 3) Em desenhos animados, é comum vermos cenas em que uma grande bigorna é solta, destruindo os pisos de vários andares até chegar ao chão. Apesar de exagerado, o comportamento da matéria é parecido com o que vemos nos cartuns. A explicação física para esse comportamento é dado pela:

a) lei da inércia, que afirma que corpos em movimento tendem a permanecer em movimento.

b) lei da ação e reação, que afirma que a força que a bigorna faz no chão é igual à força que o chão faz sobre a bigorna.

c) lei da gravidade, que explica que a bigorna somente cai em razão da ação da aceleração gravitacional.

d) lei da conservação da quantidade de energia, que afirma que toda a energia mecânica inicial é mantida constante.

e) lei de Coulomb, que afirma que a força de atração elétrica é responsável por acelerar a bigorna em direção ao solo.

Gabarito: Letra A. O que explica a queda incessante da bigorna é a primeira lei de Newton. De acordo com essa lei, também conhecida como lei da inércia, a massa da bigorna faz com que a sua tendência de continuar em movimento seja muito grande.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física