1ªLei de Newton

Antes de Newton formular sua mecânica pensava-se que uma certa influência, uma “força”, era necessária para manter um corpo em movimento com velocidade constante, e que um corpo se movesse com velocidade constante tinha que ser impulsionado de alguma força, puxando ou empurrados; se não fosse assim, pararia “naturalmente”.

Essas ideias pareciam razoáveis. Se você faz um disco de metal deslizar em uma superfície de madeira, ele realmente diminuide velocidade ate parar, Para que continue a deslizar indefinidamente com a velocidade constante deve ser empurrado ou puxado continuamente.

Por outro lado, se o disco for lançado em um rinque de patinação, percorrera uma distancia bem maior antes de parar. É possível imaginar superfícies mais escorregadias, nas quais o disco percorreria distancias ainda maiores. No limite, podemos pensar em uma superfície extremamente escorregadia (conhecida como superfície sem atrito), na qual o disco não diminuiria de velocidade. (podemos, de fato, chegar muito perto dessa situação fazendo o disco deslizar em uma mesa de ar, na qual é sustentado por uma corrente de ar).

A partir dessas observações podemos concluir que um corpo manterá seu estado de movimento com velocidade constante se nenhuma força agir sobre ele. Isso nos leva à primeira das três leis de Newton.

Primeira Lei de Newton: Se nenhuma força atua sobre um corpo, sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma aceleração.

Em outras palavras, se o corpo está em repouso ele permanece em repouso. Se ele está em movimento, continua com a mesma velocidade ( mesmo modulo e mesma orientação).

Força

Vamos agora definir a unidade força. Sabemos que uma força pode causar a aceleração de um corpo. Assim, definimos a unidade força em termos da aceleração que uma força imprime a um corpo de referencia, que tamamos como sendo a quilograma-padrão. A esse corpo foi atribuída, examente e por definição, uma massa de 1kg.

Colocamos o corpo-padrão sobre uma mesa horizontal sem atrito e o puxarmos para a direita ate que, por tentativa e erro, ele adquira uma aceleração de 1m/s². Declaramos então, a titulo de definição, que a força que estamos exercendo sobre o corpo-padrão tem um modulo de 1 newton (1N).

Podemos exercer uma força de 2N sobre nosso corpo-padrão, puxando-o até que a aceleração medida seja de 2m/s², e assim por diante. Aasim, em geral, se nosso corpo-padrão de massa igual a 1Kg tem uma aceleração de módulo a, sabemos que uma força F deve estar agindo sobre ele e que a módulo da força (em newtons) é igual ao módulo da aceleração (em metros por segundo quadrado).

Assim, uma força é medida pela aceleração que produz. Entretanto, a aceleração é uma grandeza vetorial, pois possui um modulo e uma orientação.

A força também é uma grandeza vetorial? Podemos facilmente atribuir uma orientação, a uma força (basta atribuir-lhe orientação da aceleração), mais isso não é suficiente. Devemos provar experimentalmente que as forças são grandezas vetoriais. Na realidade, isso foi feito: as forças são realmente grandezas vetoriais; elas têm um modulo e uma orientação, e se combinam de acordo com as regras vetoriais.

Isso significa que quando duas ou mais forças atuam sobre um corpo podemos calcular a força total, ou força resultante, somando vetorialmente as forças. Uma única força com o modulo e a orientação da força resultante. Esse fato é chamado de principio de superposição. O mundo seria muito estranho se, por exemplo, você e outra pessoa puxassem o corpo-padrão na mesma orientação, cada um com uma força de 1N, e a força resultante fosse 14N.

A força quase sempre é representada por um símbolo como F(vetor).

Massa

A experiência nos diz que uma dada força produz acelerações e módulos diferentes em corpos diferentes. Coloque no chão uma bola de futebol e uma bola de boliche, e chute as duas. Mesmo que você não faça isso de verdade, sabe qual será o resultado: a bola de futebol receberá uma aceleração muito maior que a bola de boliche. As duas acelerações são diferentes porque a massa da bola de futebol é diferente da massa da bola de boliche; mais o que, exatamente, é massa?

Podemos explicar como medir a massa imaginando uma seria de experimentos em referencial inercial. No primeiro experimento exercemos uma força sobre um corpo-padrão, cuja massa M(zero) é definida com sendo 1,0Kg. Em seguida aplicamos a mesma força ( precisaríamos nos certificar, de alguma forma, de que a força é a masma) a um segundo corpo, o corpo X, cuja massa não é conhecida.

Podemos apenas dizer que amassa de um corpo é a propriedade que relaciona uma força que age sobre o corpo à aceleração resultante. A massa não tem uma definição mais coloquial; você pode ter uma sensção física da massa apenas quando tenta acelerar um corpo, como ao chutar uma bola de futebol ou uma bola de boliche.