Os conceitos de força e massa são usados para analisar os princípios da Dinâmica. Esses princípios podem ser sintetizados em um conjunto de três afirmações claramente estabelecidas pela primeira vez por sir Isaac Newton (1643-1727), em sua obra "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural" (1687) (Fig. 1) conhecidas como as leis de Newton do movimento.
Fig. 1 - Capa da obra "Principia" escrita por Newton.
As leis de Newton não são o produto de derivações matemáticas, mas, antes, uma síntese de experiências aprendidas sobre como os objetos se movem. Estas leis são genuinamente fundamentais, pois não podem ser deduzidas ou demonstradas a partir de outros princípios.
Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.
(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 imprimidas sobre ele.)
Fig 2 - O corpo permaneceu em movimento retilíneo quando os freios da bicicleta foram acionados.
Experiências mostram que quando a força resultante é igual a zero o corpo ou está em repouso ou se move em linha reta com velocidade constante (a aceleração desse corpo é nula).
A tendência de um corpo em permanecer deslocando-se uma vez iniciado o movimento, resulta de uma propriedade denominada inércia.
É relevante notar que na primeira lei de Newton o que importa é conhecer a força resultante, que neste caso é igual a zero, é equivalente a nenhuma força.
Quando não existe nenhuma força atuando sobre um corpo ou quando existem diversas forças como uma soma vetorial (resultante) igual a zero, dizemos que o corpo está em equilíbrio. Para um corpo em equilíbrio,
Para isso ser verdade, cada um dos componentes da força resultante deve ser igual a zero:
Estamos supondo que o corpo possa ser representado adequadamente por uma partícula pontual.Quando o corpo possui um tamanho finito, também devemos considerar onde as forças estão sendo aplicadas sobre o corpo.
🔻 A Terra pode ser considerada aproximadamente um sistema de referência inercial;
🔻 Um sistema de referência não-inercial pode ser considerado um veículo se movendo com velocidade variável, no qual a pessoa e o corpo suspenso (Fig. 3) sofre uma aceleração em sentido contrário, sendo que a força resultante sobre esses corpos é nula;
Fig. 3 - Exemplo de sistema de referência não inercial (homem dentro de um vagão) e inercial (observador exterior).
🔻 O sistema de referência "vagão", por exemplo, está sendo acelerado em relação ao sistema de referência "Terra", sendo assim, um sistema de referência inadequado para a primeira lei de Newton;
🔻 Há muitos sistema considerados inerciais. Quando temos um sistema de referência inercial A, então qualquer sistema de referência B também será inercial, se ele se move em relação a A com velocidade vB/A constante;
🔻 Usando a relação
🔻 Suponha que P seja um corpo que se move com velocidade constante vP/A em relação a A. Pela primeira lei, a força resultante em relação a P é zero. A velocidade relativa vP/B (em relação a B) possui valor diferente , mas se vB/A é constante, então vP/B também é constante;
🔻 Não há sistema de referência inercial privilegiado.
