A Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica) afirma que a força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa.
A Segunda Lei de Newton foi formulada pelo físico inglês Isaac Newton e publicada juntamente com a Primeira Lei de Newton (Princípio da Inércia) e a Terceira Lei de Newton (Princípio da Ação e Reação)em 1687 na obra de três volumes intitulada “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“.
A Segunda Lei é uma das Leis de Newton que formam três pilares fundamentais da Mecânica Clássica, também conhecida por Mecânica Newtoniana.
A Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica) 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.”
Essa lei explica que a soma vetorial de todas as forças aplicadas a um corpo, chamada força resultante, é igual ao produto da massa da matéria pela aceleração adquirida.
De acordo com a Segunda Lei de Newton, 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.
Fórmula da Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica)
Matematicamente, a Segunda Lei de Newton é representada pela 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).
Considerando que a Força (F) e a aceleração (a) são grandezas vetoriais, é preciso levar em conta a direção e o sentido em que a força for aplicada. Isso significa que a força diz respeito a um referencial inercial.
Essa equação fornece a resultante das forças e é chamada equação fundamental da dinâmica. A massa do corpo (m) é a constante de proporcionalidade da equação e é a medida da inércia de um corpo.
Por isso, quando uma força de mesma intensidade é aplicada em dois corpos de massas diferentes, elas não produzem a mesma aceleração. Isso significa que o corpo de maior massa resiste mais as variações de velocidade, logo tem maior inércia.
Força resultante
A força resultante consiste na força total, ou seja, na soma de todas as forças exercidas sobre um corpo. De acordo com a Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica), a força resultante é igual o produto da massa pela aceleração.
Quanto a soma das forças atuantes sobre o corpo de massa não for nula, o corpo sofrerá uma aceleração que vai alterar sua velocidade. Os corpos que possuem maior massa apresentam aceleração menor, já os corpos com menor massa possuem aceleração maior.
Desse modo, percebe-se que a massa do corpo confere uma resistência à variação da velocidade, sendo, por isso, a medida indireta da inércia de um corpo. Nesse sentido, a aceleração de um corpo submetido a uma força resultante é inversamente proporcional à sua massa e diretamente proporcional à intensidade da força.
Força peso
A partir da Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica) é possível chegar à outra importante definição na Física: o Peso. A Força Peso corresponde à atração que um planeta exerce sobre um corpo em sua superfície. Ela pode ser calculada pela seguinte fórmula:
P = m.g
Onde:
P = Peso
m = massa
g = é a aceleração da gravidade local.
Embora a massa de um corpo seja fixa, o seu peso não o é, pois a força peso depende da gravidade. Dessa forma, um corpo com massa de 10kg no planeta Terra, onde a aceleração da gravidade é 9,8 m/s2, possui o seguinte peso:
P = 10. 9,8
P = 98 N
O mesmo corpo em Marte, onde a gravidade = 3,711 m/s2, o peso do corpo será o seguinte:
P = 10.3,711
P = 37,11 N
A Segunda Lei de Newton e o sistema de partículas e massa variável
A Segunda Lei de Newton é válida apenas para velocidades muito inferiores à velocidade da luz, e em sistemas de referência inerciais. Para partículas que possuem velocidade próxima à velocidade da luz, a Segunda Lei de Newton deixa de valer e usam-se as leis da Teoria da Relatividade.
Os sistemas de massa variável, como um foguete queimando combustível e ejetando partes, por exemplo, não é um sistema fechado. Logo a sua massa não é constante, portanto, não se pode tratá-lo diretamente pela Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica).