[Física] Primeira lei de Newton

I - Introdução

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.

As leis de Newton necessitam de modificações somente em situações que envolvem velocidades muito elevadas (próximas à velocidade da luz) e/ou dimensões muito pequenas (no interior de um átomo).

II - Primeira lei de Newton

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 primeira lei é válida apenas para um sistema de referência inercial:

🔻 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 v_B/A constante;

🔻 Usando a relação

🔻 Suponha que P seja um corpo que se move com velocidade constante v_P/A em relação a A. Pela primeira lei, a força resultante em relação a P é zero. A velocidade relativa v_P/B (em relação a B) possui valor diferente , mas se v_B/A é constante, então v_P/B também é constante;

🔻 Não há sistema de referência inercial privilegiado.

III - Experimentos

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Referência bibliográfica:
- TIPLER, Física, Vol 1,6ª Edição, LTC,2009.
- SERWAY, JEWEET, Princípios de Física, 1ª Edição, Vol 1, Thonson, 2006.
- SEARS, ZEMANSKY, Física, Vol 1,10ª Edição, Pearson, 2003.

[Curiosidade] Sonhos mais comuns das pessoas

O sonho é uma experiência que possui significados distintos se for ampliado um debate que envolva religião, ciência e cultura. Para a ciência, é uma experiência de imaginação do inconsciente durante nosso período de sono. Os sonhos noturnos são gerados, na busca pela realização de um desejo reprimido.

Pelo menos, alguma vez na vida você já deve te tido pelo menos algum desses sonhos:

- Monstro perseguindo você (eu sonho geralmente com um cão, assassinos, ou o Nemesis do Resident Evil);

- Dentes caindo (geralmente meus dentes caem por eu morder descontroladamente forte);

- Vontade de fazer xixi (na maioria das vezes eu faço xixi e não para a vontade);

- Andando nu ou com roupas íntimas na frente de todo mundo (sempre sonho com eu chegando na universidade só de cueca);

- Voar sem nenhum equipamento (eu sonhava isso na adolescência e lembro que no sonho todo mundo sabia que eu tinha esta "habilidade");

- Não conseguir frear o carro (eu sempre acabava avançando o sinal vermelho por não poder frear);

- Cair de repente (geralmente isso acontece quando estou quase dormindo, sempre levo um susto);

- Chegar em sua casa e estar mudada (sempre aparece minha casa em outro lugar, ou ela tem outras salas, quartos e o quintal nunca é o mesmo).

- Não chegar a tempo num compromisso importante (no sonho, eu sempre me atraso pra ir fazer um concurso ou prova. Acontece todos os imprevistos, às vezes, minhas pernas até travam e não consigo chegar no local).

Esses sonhos, segundo o psicologo escocês Ian Wallace são muito comuns (clique aqui e confira os seus significados). 

Se você já sonhou com essas coisas ou algo parecido, comente esta postagem.

[Filosofia] O Entendimento Humano

"Dizer que há verdades impressas na alma, que a alma não apercebe ou não entende, é, parece-me, uma espécie de contradição, pois a ação de imprimir não designa outra coisa senão fazer aperceber certas verdades. (...) Dizer que uma noção está gravada na alma e sustentar ao mesmo tempo que a alma não a a conhece e que não teve ainda nenhum conhecimento dela, é fazer desta impressão um puro nada. Não se pode de todo assegurar que uma certa proposição esteja no espírito , quando o espírito ainda não a apercebeu nem descobriu nenhuma ideia em si próprio. (...) E assim esta grande  questão reduzir-se-á unicamente a dizer que aqueles que falam de princípios inatos falam muito impropriamente; mas que no fundo eles creem na mesma coisa que os que negam que os haja; porque não penso que alguém tenha alguma vez negado que a alma fosse capaz de conhecer várias verdades. É esta capacidade, diz-se, que é inata; e é o conhecimento de tal ou tal verdade que se deve chamar adquirida. Mas se é isso tudo o que se pretende, para quê o entusiasmo em manter que há certas máximas inatas ? (...)

Admitamos, pois, que, na origem, a alma é como que uma tábua rasa, sem quaisquer caracteres, vazia de qualquer ideia. Como é que adquire ideias? Por que meio recebe essa imensa quantidade que a imaginação do homem, sempre ativa e ilimitada, lhe apresenta com uma variedade quase infinita? Aonde vai ela buscar todos esses materiais que fundamentam os seus raciocínios e os seus conhecimentos? Respondo com uma palavra: à experiência. É essa a base de todos os nossos conhecimentos e é nela que assenta a sua origem. As observações que fazemos no que se refere a objetos exteriores e sensíveis ou as que dizem respeito às operações interiores da nossa alma, que nós apercebemos e sobre as quais reflectimos, dão ao espírito os materiais dos seus pensamentos. São essas as duas fontes em que se baseiam todas as ideias que, de um ponto de vista natural, possuímos ou podemos vir a possuir.

E primeiramente, sendo os sentidos excitados por certos objetos exteriores, fazem entrar na alma várias percepções distintas das coisas, segundo as diversas maneiras por que estes objetos agem sobre os nossos sentidos. É assim que adquirimos as ideias que temos do branco, do amarelo, do quente, do frio, do duro, do mole, do doce, do amargo, e de tudo o que denominamos qualidades sensíveis. Direi que os nossos sentidos fazem entrar todas estas ideias na nossa alma, pelo que me parece que eles fazem entrar objetos exteriores na lama, o que produz nela estas espécies de percepções. E como esta grande fonte da maior parte das ideias que nós temos depende inteiramente dos sentidos e por meio deles se comunica ao entendimento, chamo-a sensação.

A outra fonte de que o entendimento vem a receber ideias  é a percepção das operações da nossa alma sobre as ideias que recebeu dos sentidos: operações que, tornando-se o objeto das reflexões da alma, produzem no entendimento uma outra espécie de ideias, que os objetos exteriores não poderiam ter-lhe fornecido : tais são as ideias do que chamamos aperceber, pensar, duvidar, crer, raciocinar, conhecer, querer e todas as diferentes ações da alma. (...) Chamarei a esta fonte [do nosso conhecimento] reflexão, porque por seu intermédio a alma não recebe senão as ideias que adquire refletindo sobre as suas próprias operações.

O entendimento não me parece ter absolutamente nenhuma ideia que lhe não venha de uma destas duas fontes (...), embora talvez combinadas e aumentadas pelo entendimento, com uma variedade infinita."

(John Locke in "Ensaio sobre o Entendimento Humano")