As Leis de Newton constituem a base fundamental para compreensão dos comportamentos da estática e da dinâmica dos corpos materiais. As três leis foram formuladas pelo físico inglês Isaac Newton e publicadas em 1687 em sua obra de três volumes, intitulada “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”.
As três Leis de Newton são os princípios fundamentais usados para analisar tanto o movimento dos corpos materiais quanto dos corpos celestes. As descobertas de Newton formam a base fundamental da Mecânica Clássica, também conhecida como Mecânica Newtoniana.
Isaac Newton foi um dos cientistas mais importantes da história. Além de constituir as leis da mecânica, Newton foi responsável por estabelecer a Lei da Gravitação Universal. Utilizando as três leis da mecânica em conjunto com a lei da gravitação universal, ele deduziu matematicamente as Leis de Kepler – que à época já descreviam o movimento dos planetas.
A concordância entre as leis descobertas por Newton e as Leis de Kepler validaram tanto a teoria heliocêntrica como a gravitação universal. Newton ainda desenvolveu estudos matemáticos, como o cálculo diferencial e cálculo integral.
Desde as descobertas de Newton, muita coisa mudou, mas as suas leis continuam valendo. Ele realizou estudos nas áreas de mecânica, óptica e matemática, além de deixar contribuições importantes para o campo da Astronomia.
Seus estudos foram essenciais para o desenvolvimento da Física e da Matemática, tal qual são conhecidas hoje. O arcabouço matemático construído por Newton foi e continua sendo importante para a ciência e para a vida humana, com conhecimentos que hoje possibilitam projetar e construir edifícios, aviões, sistemas de freios automotivos, satélites em órbita, etc.
Primeira Lei de Newton
Newton apresentou a primeira lei com o intuito de estabelecer um referencial para as demais. A primeira lei exige a existência do chamado referencial newtoniano ou referencial inercial.
Conhecida como Lei da Inércia ou Princípio da Inércia, a Primeira Lei de Newton afirma que se a soma de todas as forças que agem em um objeto for nula, a velocidade dele será constante.
A Primeira Lei de Newton é descrita da seguinte forma:
Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.
De acordo com essa lei, um objeto que esteja em repouso permanecerá em repouso a não ser que uma força resultante não nula atue sobre ele. O mesmo ocorre com um objeto que esteja em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU). Ele não mudará a sua velocidade a menos que uma força resultante não nula aja sobre ele.
A tendência dos corpos de permanecerem em repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme recebe o nome de inércia.
Segunda Lei de Newton
A Segunda Lei de Newton também é conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica. Essa lei explica que soma vetorial de todas as forças aplicadas a um corpo, chamada força resultante, é igual ao produto da massa da matéria pela aceleração adquirida.
A Segunda Lei de Newton é descrita da seguinte forma:
A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada.
Segundo essa lei, a força resultante sobre um corpo produzirá uma aceleração desse corpo diretamente proporcional ao seu momento linear. De modo que a aceleração adquirida, após a aplicação da força, terá a mesma direção e sentido da força resultante.
Matematicamente, é possível calcular a força resultante através da seguinte fórmula:
F = m . a
Onde:
F = força resultante (medida em newtons (N))
m = massa do corpo (medida em kg)
a = aceleração (medida em metro por segundo ao quadrado (m/s²).
Sendo a Força (F) e a aceleração (a) grandezas vetoriais, a direção e o sentido em que a força é aplicada devem ser consideradas. Assim, essa força diz respeito a um referencial inercial. Para partículas que possuem velocidade próxima à velocidade da luz, a segunda lei de Newton deixa de valer e usa-se as leis da Teoria da Relatividade.
Terceira Lei de Newton
Chamada de Princípio da Ação e Reação, a Terceira Lei de Newton explica que toda força de ação é correspondida por uma força de reação.
Ela lei diz que um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B, consequentemente, exerce uma força de mesma intensidade sobre o corpo A. De modo que as duas forças possuem a mesma direção, porém os sentidos são diferentes.
A Terceira Lei de Newton é descrita da seguinte forma:
A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos.
Dessa maneira, as forças de ação e reação são forças da mesma natureza que atuam em pares e a resultante entre elas não pode ser nula, pois atuam em corpos diferentes. Essas forças apresentam a mesma intensidade e a mesma direção, porém o sentido é contrário.