Leis de Newton, força resultante, aceleração gravítica e força normal

Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia)

A Lei da Inércia diz que todo o corpo irá manter o seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que sobre ele atue uma força resultante não nula.

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Exemplo

Se um motociclista previamente em movimento retilíneo acelerado passar a ter uma força resultante nula a atuar sobre si, irá adquirir velocidade constante, descrevendo um movimento retilíneo uniforme.

Força resultante

A resultante das forças, $$\overrightarrow{F_r}$$, aplicadas num corpo é a soma vetorial de todas as forças a atuar sobre si. 

Exemplo

A Maria e o João empurram um caixa na horizontal da esquerda para a direita, enquanto que a Marta empurra a caixa na mesma direção mas no sentido oposto. A resultante das forças aplicadas sobre a caixa terá direção horizontal e intensidade:

$$\overrightarrow{F_r}=\overrightarrow{F}_{Maria}+\overrightarrow{F}_{João}-\overrightarrow{F}_{Marta}$$

Se $$\overrightarrow{F}_{Maria}+\overrightarrow{F}_{João}>\overrightarrow{F}_{Marta}$$, $$\overrightarrow{F_r}$$ terá sentido da esquerda para a direita.

Se $$\overrightarrow{F}_{Maria}+\overrightarrow{F}_{João}<\overrightarrow{F}_{Marta}$$, $$\overrightarrow{F_r}$$ terá o sentido oposto.

Segunda Lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica)

A Segunda Lei de Newton afirma que a força resultante, $$\overrightarrow{F_r}$$, é igual ao produto da massa de um corpo pela aceleração a que está sujeito:

$$\overrightarrow{F_r}=m\times\overrightarrow{a}$$

Nota: A resultante das forças, $$\overrightarrow{F_r}$$, tem sempre a mesma direção e sentido que a aceleração $$\overrightarrow{a}$$.

Exemplo

Um motociclista com massa $$m=50\,kg$$ encontra-se em movimento uniformemente acelerado e desloca-se da esquerda para a direita com aceleração $$a=2{,}3\,m/s^2$$. Calcula a força resultante.

Aplica a expressão para o cálculo da força resultante:
$$\overrightarrow{F_r}=50\times2{,}3=\underline{115\,N}$$ 

Aceleração gravítica

A aceleração, $$\overrightarrow{g}$$, a que um corpo em queda livre está sujeito designa-se por aceleração gravítica. Esta tem valor aproximadamente constante de $$g=9{,}8\,m/s^2$$ à superfície da Terra.

Terceira Lei de Newton (Lei do par ação-reação)

A Lei do par ação-reação diz que a toda a ação se opõe sempre uma reação igual e contrária.

Características de um par ação-reação

Exemplo

Um rapaz decide apoiar-se numa parede e fazer pressão contra ela. Ao fazê-lo, exerce uma força sobre a mesma. A parede, por sua vez, exerce no rapaz uma força com a mesma intensidade e direção mas sentido oposto. As duas forças constituem um par ação-reação.

Força normal

A força normal, $$\overrightarrow{N}$$, é a força de reação de uma superfície quando lhe é aplicada uma força por parte de um corpo.

Nota: O peso de um corpo e a reação normal nunca constituem um par ação-reação, porque têm o mesmo ponto de aplicação:

Exemplo

Uma maçã está colocada sobre uma mesa. Esta exerce uma força sobre o tampo da mesa, $$\overrightarrow{F}_{M/S}$$, e a mesa exerce uma força na maçã, a força normal, $$\overrightarrow{N}$$. Estas duas forças constituem um par ação-reação, uma vez que têm pontos de aplicação diferentes, a mesma intensidade (a maçã não voa nem se afunda na mesa), a mesma direção e sentidos opostos.