A segunda lei de Newton faz relação com a força resultante que atua sobre o corpo e a aceleração adquirida por ele.
O estudo sobre os movimentos dos corpos é realizado desde a Antigüidade. Estudiosos, como Aristóteles, Galileu Galilei, Johannes Kepler e muitos outros, buscavam a explicação para os movimentos dos corpos. Baseados nos trabalhos de Galileu e Kepler, Sir Isaac Newton, um cientista inglês, mais conhecido como físico e matemático, descreveu a Lei da Gravitação Universal e um conjunto de princípios que descrevia a teoria sobre os movimentos dos corpos, denominados de princípios da dinâmica ou as leis de Newton. Foram três leis, a primeira diz que todo corpo quando livre da ação de forças ou está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. A terceira diz que toda ação corresponde a uma reação, de mesmo módulo, mesma direção e sentidos contrários.
A segunda lei, conhecida também como princípio fundamental da dinâmica, é a lei que faz relação com a força resultante que atua sobre o corpo e a aceleração adquirida pelo mesmo. Ela diz que todo corpo, em repouso ou em movimento, necessita da aplicação de uma força para alterar o seu estado inicial. Ao se aplicar uma força sobre um corpo, como na gravura apresentada anteriormente, é possível perceber que o corpo ao se deslocar terá sua velocidade alterada. O conceito de força é bem intuitivo. Força é a causa que produz alteração na velocidade do corpo, ou seja, produz aceleração.
A mesma lei diz que a resultante das forças atuantes sobre um ponto material é igual ao produto da massa pela aceleração, matematicamente essa lei é representada através da seguinte equação:
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Onde força e aceleração são grandezas vetoriais e possuem a mesma direção, sentido e intensidades proporcionais. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de força é o newton (N), em homenagem a Sir Isaac Newton, e a unidade de aceleração é o metro por segundo ao quadrado (m/s2).
Aproveite para conferir a nossa videoaula sobre o assunto:
Por: Marco Aurélio da Silva
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Segunda Lei de Newton: conceitos e fórmula
A Segunda Lei de Newton também é conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica. Segundo ela, a força resultante aplicada sobre um corpo é diretamente proporcional à aceleração por ele obtida e inversamente proporcional à sua massa.
Isso quer dizer que, para que um corpo sofra mudança de velocidade, é preciso exercer uma força sobre ele, fator que dependerá da massa que ele possui. Além disso, é necessário que as forças que atuam sobre ele não se anulem.
E isso nos dá a fórmula:
Fr = m . a
- Fr é a força resultante, medida em newtons (N).
- m é a massa do corpo, medida em quilogramas (kg).
- a é a aceleração, medida em metros por segundo ao quadrado (m/s²).
Importante: força (F) e aceleração (a) são grandezas vetoriais, isto é, deve-se levar em consideração a direção e o sentido em que a força é aplicada.
Nesse sentido, para entender a Segunda Lei de Newton, é preciso compreendermos o conceito de força resultante. Essa grandeza se refere à soma vetorial de todas as forças que atuam sobre um mesmo corpo.
Como vimos, devemos considerar tanto o sentido quanto a direção dessas forças. Assim, enquanto forças paralelas e perpendiculares se somam, forças opostas se subtraem. Caso haja forças diagonais, é preciso “quebrá-las” em forças verticais e horizontais por meio de cálculos de trigonometria (seno, cosseno, hipotenusa… lembra?).
Exemplo: imagine que sobre um objeto são exercidas duas forças: uma de magnitude 30 N para a direita (F1) e outra de magnitude 20 N (F2) para a esquerda. Qual seria a força resultante neste caso?
Vimos que a força resultante se refere à soma vetorial de todas as forças exercidas em um sistema. Vimos também que o sentido das forças indicam a operação que devemos fazer. Se são forças opostas, devemos subtraí-las.
Portanto, no caso do nosso exemplo, temos:
- Fr = F1 – F2
- Fr = 30 N – 20 N
- Fr = 10 N para a direita
Outro ponto que devemos ter em mente é que, na Segunda Lei de Newton, a massa de um corpo (m) é uma constante de proporcionalidade na equação, sendo a medida da inércia desse objeto.
Assim, ao aplicar uma mesma força sobre dois corpos com massas diferentes, o objeto com maior massa vai sofrer uma aceleração menor. A partir disso, conclui-se que o objeto de maior massa apresenta maior resistência às variações de velocidade (tem maior inércia), ou seja, quanto maior a massa de um corpo, maior deve ser a força aplicada para alterar seu estado de movimento..
Exemplo: imagine dois objetos com massas diferentes: um pesando 10 kg (m1) e outros pesando 5 kg (m2). Sobre ambos, aplicaremos a mesma força de 20 N. Qual dos dois sofrerá menor aceleração?
Objeto 1:
- F = m1 . a
- 20 = 10 . a
- a = 20 ÷ 10
- a = 2 m/s²
Objeto 2:
- F = m2 . a
- 20 = 5 . a
- a = 20 ÷ 5
- a = 4 m/s²
Conclusão: confirmamos que o objeto de maior massa (m1) apresentou menor aceleração.
Força peso
A Segunda Lei de Newton também pode ser utilizada para definir outro conceito fundamental da Física: o peso.
A força peso é uma grandeza utilizada quando falamos da atração que um planeta exerce sobre um corpo em sua superfície. Nesse caso, a equação é a seguinte:
P = m . g
- P é o Peso, medido em newtons, N.
- m é a massa, medida em kg.
- g é a aceleração da gravidade do local, medida em m/s².
Aqui, é importante não confundirmos peso com massa, como costumamos fazer no dia a dia. Quando estudamos força peso, estamos falando de um grandeza que vai variar de acordo com a gravidade, ou seja, a massa de um corpo é a mesma e o que muda é seu peso.
Exemplo: um corpo possui massa 50 kg e está no planeta Terra, onde a aceleração da gravidade é 9,8 m/s². Qual é o peso desse corpo?
Veja:
- P = m . g
- P = 50 . 9,8
- P = 490 N
Se esse mesmo objetivo estivesse Marte, por exemplo, onde a gravidade é de 3,7 m/s², seu peso seria de 185 N.
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Espero que esse post tenha ajudado você a entender melhor a Segunda Lei de Newton. Para uma revisão completa com resolução de lista de exercícios, sugiro assistir à videoaula: Revisão – Segunda Lei de Newton e Atrito.
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