Em 1642, alguns meses após a morte de Galileu Galilei, nascia Isaac Newton (veja também biografia de Isaac Newton). Aos 23 anos de idade, Newton havia desenvolvido as suas famosas leis do movimento, acabando de vez com as ideias de Aristóteles que dominaram as grandes mentes durante cerca de 2000 anos.
A primeira lei estabelece o conceito de inércia, proposto anteriormente por Galileu. A segunda lei relaciona a aceleração com sua causa, a força. A terceira lei, é a 'Lei da Acção e Reacção'.
As três leis foram objecto de estudo num dos mais importantes livros de Newton: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
No texto, os vectores são representados por uma letra em negrito. Nas figuras, os vectores têm a representação usual.
Até o início do século XVII, pensava-se que para manter um corpo em movimento era necessário que actuasse uma força sobre ele. Essa ideia foi revista por Galileu, que afirmou: "Na ausência de uma força, um objecto continua a mover-se com movimento rectilíneo e com velocidade constante".
Galileu chamou de Inércia a tendência que os corpos apresentam para resistirem à mudança do movimento em que se encontram.
Alguns anos mais tarde, Newton com base nas ideias de Galileu, estabelece a primeira lei do movimento, também conhecida como Lei da Inércia:
| "Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento rectilíneo uniforme se a resultante das forças que actuam 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 recta e com velocidade constante.
Veja alguns exemplos:
Quando o cavalo freia subitamente, o cavaleiro é projectado.
Ao puxar bruscamente, a cartolina acelera e a moeda cai dentro do copo.
Veja o exemplo do cavalo e do cavaleiro. Quando o cavalo pára subitamente, o cavaleiro que estava em movimento tende a continuar em movimento, logo este é lançado para a frente. O exemplo, ilustra bem a importância do uso do cinto de segurança quando andamos de automóvel. Se os passageiros estiverem soltos no interior do automóvel, qualquer movimento brusco, como o de uma travagem ou um choque acidental, o automóvel irá parar subitamente, e os passageiros serão projectados, tendendo a continuar o movimento que possuíam antes. O cinto de segurança é uma maneira de prender os passageiros ao banco do carro.
Já no exemplo da esquerda, se colocarmos um pedaço de cartolina
sobre um copo, e sobre a cartolina uma pequena moeda, ao darmos um 'puxão'
na cartolina, observamos que a moeda cai dentro do copo.
Com o que aprendeu, consegue explicar o que aconteceu?
A primeira lei de Newton, explica o que acontece ao corpo quando a resultante de todas as forças externas que nele actuam é zero: o corpo pode permanecer em repouso ou continuar o seu movimento rectilíneo com velocidade constante. 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 se aplicar uma força 2 vezes superior, a aceleração da caixa também será 2 vezes superior e assim por diante. Ou seja,
a aceleração de um corpo é directamente proporcional à força resultante que sobre ele actua.
Entretanto, a aceleração de um corpo também depende da sua massa. Imagine, como no exemplo anterior, que se aplica a mesma força 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 objecto é inversamente proporcional à sua massa
A 2a Lei de Newton pode enunciar-se do seguinte modo:
| A aceleração adquirida por um corpo é directamente proporcional à intensidade da resultante das forças que actuam sobre o corpo, tem direcção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa. |
Veja as seguintes ilustrações:
1. A força da mão acelera a caixa
2. Duas vezes a força produz uma aceleração duas vezes maior
3. Duas vezes a força sobre uma massa duas vezes maior, produz a mesma aceleração original.
.
1. A força da mão acelera a caixa
2. A mesma força sobre uma massa duas vezes maior, causa metade da aceleração;
3. Sobre uma massa três vezes maior, causa um terço da aceleração original.
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 força será kg.m/s2, e é chamada de Newton (N).
Quando um sistema interactua com outro sistema, exercem-se sempre forças simultâneas que têm:
No entanto, estas forças estão aplicadas em corpos diferentes, nunca se anulam.
Diz-se, sempre que se verifique uma interacção, as forças actuam aos pares. As duas forças que interactuam constituem um par acção-reacção. É indiferente considerar qualquer delas como acção ou reacção.
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
Como exemplo, imagine um corpo em queda livre. O peso (P = m × g) deste corpo é a força exercida pela Terra sobre ele. A reacção à esta força é a força que o corpo exerce sobre a Terra, P' = - P. A força de reacção, P', deve acelerar a Terra em direcção ao corpo, assim como a força de acção, P, acelera o corpo em direcção 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).
Fonte: luisperna.com.sapo.pt
Cientista e matemático inglês
Consta que Isaac Newton não se destacava muito nos estudos antes da adolescência e que adorava ficar inventado e construindo pequenos objetos, desde pipas até relógios solares e de água.
Um tio que trabalhava na Universidade Cambridge percebeu suas tendências e conseguiu levá-lo para estudar nessa universidade. Durante os anos em que lá permaneceu, Newton não foi considerado excepcionalmente brilhante, mas mesmo assim desenvolveu um recurso matemático que ainda leva seu nome: o binômio de Newton.
Na época em que Newton se formou, uma epidemia de peste assolada Londres, o que o fez retirar-se para a fazenda da mãe. Foi ali que observou aquilo que o tornaria famoso: viu uma maçã cair de uma árvore. Esse fenômeno corriqueiro o levou a pensar que haveria uma força puxando a fruta para a terra e que essa mesma força poderia também estar puxando a Lua, impedindo-a de escapar de sua órbita espaço afora.
Essa teria sido a primeira vez em que se cogitava que uma mesma lei física (a atração dos corpos) pudesse se aplicar tanto a objetos terrestres quanto a corpos celestes. Até então, seguindo o raciocínio de Aristóteles, achava-se que esses dois mundos – Terra e céu – tivessem naturezas completamente diferentes, sendo cada qual regido por um conjunto específico de leis.
As experiências de Newton com a luz também possibilitaram descobertas surpreendentes. A mais famosa delas foi a de que a luz, ao sofrer refração num prisma de vidro, revelava ser composta de luzes de diferentes cores, e que essas cores podiam ser reagrupadas com auxílio de outra prisma, reconstituindo a luz branca original. O fenômeno da refração luminosa, de fato, limitava a eficiência dos telescópios da época – pois as lentes também causam alguma decomposição luminosa -, o que incentivou Newton a criar o primeiro telescópio refletor, que eliminava esses problemas. Em um telescópio, e não por refração numa lente.
Já conhecido por suas Experiências ópticas, Newton retornou a Cambridge, onde se tornaria professor catedrático de Matemática (um posto de alto nível), com apenas 27 anos. Mais tarde, foi eleito membro da Royal Society. Nesta sociedade de estudos científicos, passou a enfrentar a freqüente inimizade de Robert Hooke. Esse relacionamento belicoso era agravado pela extrema suscetibilidade de Newton às críticas. A maior contenda entre os dois (dentre as muitas acorridas ao longo dos anos) dizia respeito à natureza da luz: Newton acreditava ser ela composta por partículas; já, para Hooke, a luz era feita de ondas, tal como o som. Essa disputa prosseguiria até muito depois da morte de ambos – na verdade, ela chegaria até a início do século XX.
Em 1687, Newton publicou sua mais importante obra, Philosophiae naturalis principia mathematica [princípios matemáticos da filosofia natural – ‘filosofia natural’ era a designação da ciência na época]. Nessa obra, ele incluiu todos os seus conhecimentos científicos. Ali constam, por exemplo, suas famosas três leis do movimento, que lhe permitiram formular matematicamente o valor da força de atração entre dois corpos quaisquer, em qualquer parte do universo. Se Copérnico costuma ser visto como o iniciador de um período de processo intelectual chamado Revolução Científica, Newton pode ser considerado o ápice dessa ascensão. Suas conclusões explicavam maior números de fenômenos com o menor número possível de elementos.
Certa vez, o astrônomo Edmund Halley (o descobridor do cometa que leva seu nome) perguntou a Newton como conseguia realizar tantas descobertas notáveis. Ele respondeu que as atribuía mais a um esforço contínuo do pensamento do que a inspiração ou a percepção súbita. Esse esforço mental, porém, devia deixá-lo tão consumido que, aos 50 anos de idade, precisou interromper sua produção por dois anos, devido a um esgotamento nervoso. Diz-se que uma vela teria caído sobre uma calhamaço de cálculos desenvolvidos por vários anos. Isso não o impediu, porém, de retomar seu trabalho, nem de se tornar membro do Parlamento Inglês ou ser diretor da Casa da Moeda.
Em 1703, foi eleito presidente da Royal Society (quando Hooke já estava morto), cargo para o qual foi reeleito anualmente, enquanto viver. Em 1704, publicou Opticks, livro que versa sobre suas descobertas no campo da Óptica.
Curiosamente, Newton ficou grisalho com apenas 30 anos, mas se manteve em atividade mental por toda a vida. Aos 80 anos, orgulhava-se de enxergar e ouvir bem e de ainda possuir todos os dentes! Tentando avaliar sua carreira científica, ele disse certa vez: "Tenho a impressão de ter sido uma criança brincando à beira-mar, divertindo-me em descobrir uma pedrinha mais lisa ou uma concha mais bonita que as outras, enquanto o imenso oceano da verdade continua misterioso diante de meus olhos".
Fonte: www.fisgall.com
