O movimento é um tópico importante na mecânica.
Existem diferentes leis que explicam o movimento e as causas das mudanças no movimento. A mais famosa dessas leis dos movimentos foi proposta por Sir Isaac Newton. Ele compilou as três leis do movimento em Princípios Matemáticos da Filosofia Natural (publicado em 1687).
Antes de começarmos a discutir as Leis do Movimento de Newton, vejamos alguns termos e conceitos básicos que são usados para descrever o movimento.
A força é um empurrão ou um puxão que atua em um objeto para movê-lo ou alterar seu movimento.
A velocidade também é conhecida como velocidade. A velocidade de um objeto é influenciada por forças.
A aceleração é uma medida de quanta velocidade de um objeto muda em um determinado tempo (um segundo).
A massa é a quantidade de algo presente e é medida em gramas ou quilogramas.
Momentum é a quantidade total de movimento presente em um corpo.
Primeira Lei do Movimento de Newton
Um corpo continua em seu estado de repouso ou em movimento uniforme ao longo de uma linha reta, a menos que uma força externa seja aplicada a ele. Se empurramos os pedais da bicicleta para subir a colina, empurramos o chão para caminhar até o parque ou puxamos uma gaveta presa para abri-la, a força que exercemos faz as coisas se moverem. A primeira lei de Newton nos diz que quando a força resultante zero atua, a velocidade do objeto deve permanecer constante. Se o objeto estiver parado, ele continua parado. Se ele está se movendo inicialmente, ele continua a se mover em linha reta com velocidade constante.
A primeira lei de Newton define a inércia e é corretamente chamada de Lei da Inércia . Para desalojar o ketchup do fundo de uma garrafa de ketchup, muitas vezes ele é virado de cabeça para baixo e empurrado para baixo em alta velocidade e depois abruptamente interrompido.
Algumas aplicações da primeira lei do movimento de Newton são as seguintes:
- Para pegar um ônibus em movimento com segurança, devemos correr na direção do movimento do ônibus.
- Sempre que for necessário pular de um ônibus em movimento, devemos sempre correr uma curta distância depois de pular na estrada para evitar que caiamos na direção da frente.
- O sangue corre da cabeça aos pés enquanto para rapidamente ao andar em um elevador descendente.
- A cabeça de um martelo pode ser apertada no cabo de madeira batendo a parte inferior do cabo contra uma superfície dura.
- Os apoios de cabeça são colocados nos carros para evitar lesões cervicais durante colisões traseiras.
- Ao andar de skate (ou vagão ou bicicleta), você voa para a frente ao bater em um meio-fio ou pedra ou outro objeto que interrompe abruptamente o movimento do skate.
Segunda Lei do Movimento de Newton
De acordo com a segunda lei do movimento de Newton, a taxa de variação do momento é diretamente proporcional à força aplicada e essa mudança sempre ocorre na direção da força aplicada. A força resultante que age sobre um objeto é igual ao produto da massa do objeto e sua aceleração.
Força líquida = massa * aceleração ou F = ma
Quanto mais massa o objeto tem, mais força líquida deve ser usada para movê-lo.
Algumas aplicações da segunda lei do movimento de Newton são as seguintes:
- Se você usar a mesma força para empurrar um caminhão e empurrar um carro, o carro terá mais aceleração do que o caminhão, porque o caminhão tem menos massa.
- É mais fácil empurrar um carrinho vazio do que um cheio porque o carrinho cheio tem mais massa do que o vazio. Isso significa que é necessária mais força para empurrar o carrinho de compras cheio.
- Um jogador de críquete abaixa as mãos enquanto pega a bola. Se um jogador não abaixar as mãos enquanto pega a bola, o tempo para parar a bola é muito pequeno. Assim, uma grande força deve ser aplicada para reduzir a velocidade da bola a zero ou para alterar o momento da bola. Quando um jogador abaixa as mãos, o tempo necessário para parar a bola aumenta e, portanto, menos força deve ser aplicada para causar a mesma mudança no momento da bola. Portanto, as mãos do jogador não estão feridas.
- Um jogador de karatê quebra as pilhas de ladrilhos ou tijolos com um único golpe. Quando um jogador de karatê golpeia as pilhas de peças com as mãos, ele o faz o mais rápido possível, ou seja, o tempo necessário para atingir as pilhas de peças é muito pequeno. Como o momento da mão de um jogador de karatê se reduz a zero quando suas mãos atingem as pilhas de peças em um intervalo de tempo muito pequeno, portanto, uma força muito grande é exercida sobre a pilha de peças. Esta força é suficiente para quebrar a pilha de telhas.
Terceira Lei do Movimento de Newton
A terceira lei do movimento afirma que para cada ação há uma reação igual e oposta que atua com o mesmo momento e velocidade oposta. A afirmação significa que em cada interação, há um par de forças agindo sobre os dois objetos que interagem. O tamanho das forças no primeiro objeto é igual ao tamanho da força no segundo objeto. A direção da força no primeiro objeto é oposta à direção da força no segundo objeto. As forças sempre vêm em pares - pares de forças de ação-reação iguais e opostas.
Algumas aplicações da terceira lei do movimento de Newton são as seguintes:
- Quando o ar sai de um balão, a reação oposta é que o balão voa para cima.
- Quando você mergulha de um trampolim, você empurra o trampolim para baixo. A prancha salta para trás e força você no ar.
- Pense em como o peixe nada na água. Um peixe usa suas barbatanas para empurrar a água para trás. A água também empurra o peixe para a frente, impulsionando o peixe através da água. O tamanho da força na água é igual ao tamanho da força no peixe; a direção da força na água (para trás) é oposta à direção da força sobre o peixe (para frente). Para cada ação, existe uma força de reação igual (em tamanho) e oposta (em direção). Os pares de forças de ação-reação possibilitam que os peixes nadem.
- Considere o movimento de vôo dos pássaros. Um pássaro voa pelo uso de suas asas. As asas de um pássaro empurram o ar para baixo. Como as forças resultam de interações mútuas, o ar também deve empurrar o pássaro para cima. O tamanho da força no ar é igual ao tamanho da força no pássaro; a direção da força no ar (para baixo) é oposta à direção da força sobre o pássaro (para cima). Esses pares de força de ação-reação possibilitam que os pássaros voem.
