Segunda lei de Newton

A segunda lei de Newton determina que se aplicarmos força sobre um objeto, ela produzirá movimento, cuja aceleração é proporcional à sua massa. Ela é calculada por meio do produto entre a massa do corpo e a sua aceleração e faz parte do conjunto das leis de Newton, que são uma das principais sustentações da Mecânica Clássica.

Leia também: Cinco coisas que você precisa saber sobre as leis de Newton

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre segunda lei de Newton
• 2 - Videoaula sobre a segunda lei de Newton
• 3 - O que diz a segunda lei de Newton?
• 4 - Qual a fórmula da segunda lei de Newton?
• 5 - Exemplos da segunda lei de Newton
• 6 - Mapa mental - segunda lei de Newton
• 7 - As leis de Newton
• 8 - Exercícios resolvidos sobre segunda Lei de Newton

Resumo sobre segunda lei de Newton

• A segunda lei de Newton caracteriza-se pelo princípio fundamental da dinâmica e diz que se aplicarmos força sobre um objeto, ele produzirá um movimento em que a aceleração é proporcional à massa.

• A força resultante é uma grandeza vetorial, portanto ela possui módulo, direção e sentido.

• A inércia é uma grandeza inversa à força, já que dificulta o movimento.

• Caso o somatório das forças atuantes em um corpo seja zero, isso significa que ele está parado ou em equilíbrio.

• As leis de Newton foram formuladas por Isaac Newton e descritas em seu livro Princípios matemáticos da filosofia natural.

• A unidade de medida da força é Newton, representado pela letra N.

• Existem três leis de Newton: princípio da inércia, princípio fundamental da dinâmica e princípio da ação e reação.

Videoaula sobre a segunda lei de Newton

O que diz a segunda lei de Newton?

A segunda lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica compõe o conjunto de leis de Newton que fundamentam a Mecânica Clássica. Observe o enunciado dessa lei:

Resumidamente, podemos dizer que se infligirmos a ação de uma força resultante não nula sobre um objeto, este manifestará uma aceleração de mesma direção e sentido dessa força. Assim, a força resultante é proporcional tanto à massa quanto à aceleração, mas inversamente proporcional à inércia (capacidade de resistência ao movimento) do corpo.

Vale ressaltar que caso as forças resultantes gerem um valor nulo, isso significa que o corpo está em equilíbrio, portanto não se moverá. Além disso, como a força resultante é uma grandeza vetorial, a orientação e o módulo devem ser considerados.

• Direção e sentido: depende da orientação das outras forças atuantes no corpo.

• Módulo: calculado pela fórmula da segunda lei de Newton.

Qual a fórmula da segunda lei de Newton?

Para resolver os exercícios que envolvem a segunda lei de Newton, utilizamos a sua fórmula:

\(F=m\bullet a\)

• F  → força resultante, medida em Newton \([N]\).

• m  → massa, medida em quilogramas \(\left[kg\right]\).

• a  → aceleração, medida em \([{m}/{s^2}]\).

Exemplos da segunda lei de Newton

Em nosso cotidiano, encontramos diversos casos da segunda lei de Newton em ação. Por exemplo, quando empurramos um objeto, como podemos ver na imagem, fazemos força sobre ele a fim de movê-lo. Contudo, quanto mais massa tiver esse objeto, maior será a força empregada sobre ele.

Outro exemplo é quando participamos de algum esporte que exige chute ou tacada, como tênis, queimada ou vôlei, em que aplicamos força sobre a bola ou raquete a fim de obter um movimento.

É importante destacar que utilizando a fórmula da segunda lei de Newton é possível fazer cálculos em relação a isso. Veja abaixo algumas situações que ilustram  essa questão.

• Exemplo 1:

Um objeto de massa 100 g  é acelerado a \(50\ {m}/{s^2}\). Qual o valor da força aplicada sobre ele?

Resolução:

Utilizando a fórmula da segunda lei de Newton, é possível encontrarmos o valor da força:

\(F=m\bullet a\)

Como a massa está expressa em gramas, precisamos converter para quilogramas, sendo que \(100\ g=0,1\ kg\):

\(F=0,1\bullet50\)

\(F=5\ N\)

Assim, a força aplicada sobre o objeto é de 5 N.

• Exemplo 2:

Um objeto de massa 2000 g  tem uma força de 100 N aplicada sobre ele. Qual é o valor da sua aceleração?

Resolução:

Utilizando a fórmula da segunda lei de Newton, é possível encontrarmos o valor da aceleração:

\(F=m\bullet a\)

Como a massa está expressa em gramas, precisamos converter para quilogramas, sendo que 2000 g = 2 kg :

\(100=2\bullet a\)

\(\frac{100}{2}=a\)

\(a=50\ {m}/{s^2}\)

Então, a aceleração sobre o objeto é de \(50\ {m}/{s^2}\).

Mapa mental - segunda lei de Newton

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As leis de Newton

As leis de Newton foram desenvolvidas por Isaac Newton (1643-1727) e publicadas em sua obra Princípios matemáticos da filosofia natural em 1687. São elas:

• Primeira lei ou princípio da inércia: baseada nos estudos de Galileu Galilei (1564-1642), estabelece que um corpo continuará em movimento contínuo ou parado caso não haja a ação de forças sobre ele.

• Segunda lei ou princípio fundamental da dinâmica: determina que a força resultante sobre um corpo equivale ao produto da massa do corpo pela sua aceleração.

• Terceira lei ou princípio da ação e reação: estabelece o vínculo de ação e reação entre as forças atuantes em um corpo, sendo que toda força de ação possui uma força de reação agindo de forma contrária a ela.

Saiba também: Como resolver exercícios sobre as leis de Newton?

Exercícios resolvidos sobre segunda Lei de Newton

Questão 1

Com base nos estudos sobre as leis de Newton, determine como V (verdadeira) ou F (falsa) cada uma das proposições abaixo:

I - (   ) A primeira lei de Newton é conhecida como princípio fundamental da dinâmica.

II - (   ) A segunda lei de Newton é aquela em que utilizamos a fórmula \(F\ =\ m\bullet a\), sendo que F é a força, m é a massa e a é a aceleração.

III - (   ) A terceira lei de Newton, conhecida como lei de ação e reação, se refere ao vínculo entre as forças de interação entre dois corpos.

IV - (  ) A segunda lei de Newton, também conhecida como lei da inércia, se refere aos corpos em movimento sem a ação de uma força.

Qual alternativa possui as informações corretas?

A) F F V V

B) F V F V

C) V F V F

D) V V F F

E) F V V F

Resolução:

Alternativa E

Em vermelho, está correção das alternativas.

I - (F) A segunda lei de Newton é conhecida como princípio fundamental da dinâmica.

IV - (F) A primeira lei de Newton, também conhecida como lei da inércia, se refere aos corpos em movimento sem a ação de uma força.

Questão 2

(UEL-PR) Um corpo de massa m é submetido a uma força resultante de módulo F, adquirindo aceleração a. A força resultante que se deve aplicar a um corpo de massa m/2 para que ele adquira aceleração 4a deve ter módulo:

A) F/2

B) F

C) 2F

D) 4F

E) 8F

Resolução:

Alternativa C

Segundo a fórmula da segunda lei de Newton, a força resultante é:

\(F=m\bullet a\)

Mas, como queremos a força resultante para um corpo com massa m/2 e aceleração 4a, chamaremos a força resultante de \(F’\) e utilizaremos a fórmula da segunda lei de Newton para \(F’\):

\(F=m\bullet a\)

\(F\prime=\frac{m}{2}\bullet4a\)

\(F\prime=\frac{4\bullet\ m\bullet a}{2}\)

\(F\prime=2\bullet\ m\bullet a\)

\(F=m\bullet a\), então:

\(F\prime=2\bullet\ F\)

\(F^\prime\) é, portanto, o dobro da força inicial F.

Notas

|1| HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

 

Por Pâmella Raphaella Melo
Professora de Física