Segunda Lei de Newton

ntrodução

De acordo com o princípio da inércia, se a resultante de forças atuantes num corpo for nula, o corpo consegue manter, por inércia, sua velocidade constante, ou seja, não possui aceleração. Logo, força consiste num agente físico capaz de produzir aceleração, alterando o estado de repouso ou de movimento dos corpos.

Princípio Fundamental ou Segunda Lei de Newton

Quando uma força resultante  está presente em uma partícula, esta adquire uma aceleração  na mesma direção e sentido da força, segundo um referencial inercial.

A relação, nesse caso, entre a causa (força resultante) e o efeito (aceleração adquirida) constitui o objetivo principal da segunda lei de Newton, cujo enunciado pode ser simplificado assim:

Isso significa que, sendo a massa do corpo constante, a força resultante e a aceleração produzida possuem intensidades diretamente proporcionais. Ou seja, quanto mais intensa for a força resultante, maior será a aceleração adquirida pelo corpo. Logo, a relação entre as intensidades de  e  constitui uma função linear, onde a massa (constante) corresponde à declividade (tg ) da semi-reta do gráfico.

Massa – Medida da Inércia

Os gráficos abaixo representam a relação força resultante x aceleração adquirida para dois corpos A e B de massas diferentes (gráficos com declividades diferentes).

Observe que, para um mesmo valor (F) de força resultante, a intensidade da aceleração adquirida pelo corpo A é menor que a adquirida por B, ou seja, o corpo A tende a variar menos a sua velocidade que B. Isso evidencia que o corpo A oferece maior resistência à alteração de sua velocidade, isto é, o corpo A possui maior inércia. A partir do gráfico acima, temos:

Portanto, a massa de um corpo deve ser vista como uma propriedade da matéria que indica a resistência do corpo à alteração de sua velocidade, ou seja, a massa mede a sua inércia.

Unidades de Medida

A unidade de massa no Sistema Internacional (SI) é o quilograma (kg), padrão definido por um cilindro de platina conservado no museu de Sèvres, em Paris. Podemos definir a unidade de força newton (N) pela segunda lei de Newton, relacionando-a com as unidades internacionais de massa e aceleração. Observe:

• unidade de massa  -->  u(m) = kg
• unidade de aceleração  -->  
• Ou seja:

Exercícios Resolvidos

01. O diagrama a seguir mostra a variação do módulo da aceleração  de duas partículas A e B em função da intensidade da força resultante (FR) sobre elas.   Calcule a massa de cada partícula.

Resolução

02. O esquema abaixo mostra uma partícula de massa 2,0 kg sujeita à ação exclusiva de duas forças perpendiculares entre si, cujos módulos são: F1 = 6,0 N e F2 = 8,0 N.

a)Qual o módulo da aceleração da partícula?

b) Orientando-se convenientemente tais forças, qual o módulo da maior aceleração que a resultante dessas forças poderia produzir na partícula?

Resolução  

b) Com tais forças, a maior aceleração que a partícula pode adquirir ocorre quando as forças se orientam na mesma direção e sentido, ou seja, quando a resultante das forças for máxima: FR = F1 + F2.Logo: FR = 6,0 N + 8,0 N = 14 N (máxima)