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Do dia a dia ao cosmos: 4 perguntas que Newton responde de boa!

Descubra tudo sobre a Mecânica de Newton e fique por dentro de tudo sobre suas Leis para a sua prova de Física da escola e do vestibular!

As leis que descrevem os movimentos de um corpo foram concebidas por Isaac Newton em 1665-66 na fazenda de sua família, onde ele se refugiou da peste negra. A publicação do trabalho aconteceu em 1687 no livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, cujo conteúdo engloba suas famosas leis (as leis de Newton), formando assim o arcabouço da Mecânica Newtoniana. Baseadas em cuidadosas observações dos movimentos, essas leis permitem uma descrição (e previsão) extremamente precisa do movimento de todos os corpos, simples ou complexos, do nosso dia a dia e do cosmos. Mas talvez existam perguntas que você, caro (a), leitor(a), ainda se faça ou quiçá pensou em fazer, e que o vestibular e o Enem conhecem muito bem. Vamos respondê-las então?

Do dia a dia ao cosmos: 4 perguntas que Newton responde de boa!

Livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, de Sir Isaac Newton.

 

1. O que é força?

Força é um conceito central em Física. Ao analisarmos as forças em um objeto, podemos determinar seu futuro movimento. Mas o que exatamente é força? Em Física, pode-se definir como força um agente capaz de alterar o estado de movimento retilíneo uniforme de um corpo ou de produzir deformações em um corpo elástico. Em muitos casos, uma força faz as duas coisas ao mesmo tempo.

Mas se eu te perguntasse quais forças estão agindo sobre você agora? Sabemos que para analisar as forças em um corpo precisamos construir o diagrama de corpo-livre:

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A maioria das pessoas consegue identificar a força gravitacional para baixo (força peso), mas deve existir outra força, caso contrário você aceleraria para baixo em direção ao centro da Terra. A outra força principal agindo em você é chamada “força normal”, uma força perpendicular à superfície e que sustenta você, como o chão ou a cadeira em que está sentado. Você comprime uma superfície e ela age empurrando-o para cima. E essa força normal tem a mesma intensidade da sua força peso (para um corpo num plano inclinado, por exemplo, não teriam a mesma intensidade). Ou seja, a força resultante sobre você é zero e você está parado, i.e, com velocidade nula.

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Agora, imagine a situação hipotética em que você desse uma cutucada em um astronauta no espaço profundo. O que aconteceria? Bom, tanto você quanto o astronauta estão, por hipótese, longe da atração de outros planetas (aproximação), então não há ação da força peso nem de uma força normal. Ao cutucar o pobre astronauta, ele entraria em movimento com velocidade constante para sempre. Esse é o conteúdo da Primeira Lei de Newton: se a resultante das forças em um corpo é nula, ou ele está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme!

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Já pensou você nessa situação?

 

2. E se não existisse gravidade na Terra?

Gravidade é uma das coisas que ignoramos por completo no nosso dia a dia. Se o campo gravitacional da Terra mudasse significativamente, muita coisa em nossa vida seria afetada. O motivo pelo qual o campo gravitacional terrestre não muda é porque a massa da Terra não muda nem o seu raio, já que o campo gravitacional nas proximidades da Terra é dado por

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Uma mudança na massa e no raio provavelmente não ocorrerá a qualquer momento, mas vamos fingir que o campo gravitacional de repente fosse desligado. Ora, tudo que não está preso no chão não teria motivo para ficar parado. Isso não é tudo: o ar na atmosfera simplesmente se expandiria para o espaço e a água nos oceanos, rios e lagos desapareceria. Sem uma atmosfera, qualquer ser vivo imediatamente morreria e qualquer líquido começaria a ferver. Seria o fim! Sentiu o tamanho da gravidade do problema? 

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Mas jogar bola talvez fosse mais divertido!

 

3. A Lua está ou não caindo sobre a Terra?

O conceito da gravitação universal teve origem quando Newton associou a queda dos objetos ao movimento da Lua e dos planetas. Newton percebeu que a Lua estava sempre ‘caindo’ em direção à Terra, assim como quando soltamos um objeto. Ele associou o movimento da Lua ao fato de que, quando disparamos uma bala de canhão, ela faz uma trajetória parabólica sobre a superfície da Terra. Quanto mais potente for o canhão, maior distância a bala vai alcançar. Se considerarmos que a superfície da Terra é curva, à medida que a bala vai caindo, a própria superfície se afasta dela. Dessa forma, se a bala for lançada para muito longe, ela nunca atingirá a superfície.

Essa relação entre a queda dos objetos e o movimento dos corpos celestes foi uma extraordinária contribuição para a compreensão da natureza. Foi talvez a primeira vez que se atribuía a mesma causa para fenômenos terrestres e celestes.

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Terra e Lua orbitando em torno do centro de massa.

 

4. Duas marés por dia?

A Terra dá uma volta completa em torno do próprio eixo a cada dia e vemos a Lua sobre nós, basicamente, uma vez por dia. Então por que há duas marés por dia (uma alta e outra baixa)?

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É simples: a atração gravitacional da Lua é mais forte à medida que nos aproximamos dela, então a parte da Terra que está mais perto da Lua é mais atraída do que a parte central e a parte mais afastada é menos atraída. À medida que a Terra gira, essas “forças de maré” fazem com que a água dos oceanos aumentem seu nível duas vezes por dia, já que a grande parte da Terra é coberta por oceanos. O efeito de maré devido à Lua é duas vezes mais intenso do que o efeito devido ao Sol, por isso não o levamos em conta em uma primeira aproximação.

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Olha a maré vindo! Já foi…