Trabalho de Física - Movimento (final)

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Escola Estadual Professora Inácia Teruko Inagaki
Turma: 1ª série A 
Período: Noturno
Ana Carolina do Vale Moreira – Nº 03
Ana Clara Silva dos Santos – Nº 04
Ana Julia Bezerra Garcia – Nº 05
Elorane Januario Damico – Nº 12
Luiz Felipe Sampaio da Silva – Nº 27
Victor Hugo Rocha Souza – Nº 38
Larissa Félix Cândido Martins – Nº 40
Raiany dos Santos Reis – Nº 46
TRABALHO DE FÍSICA SOBRE MOVIMENTO -
CINEMÁTICA (ISAAC NEWTON)
Santo André
2021
Sumário
Introdução	3
Quem foi Isaac Newton	4
Leis de Newton	5
Qual teoria ajudou Isaac Newton na consolidação de sua teoria da cinemática	7
Conceitos básicos de Cinemática	8
Fórmulas das Leis de Newton	9
As principais contribuições de Isaac Newton para a ciência	10
A importância de Isaac Newton na Física	10
Curiosidades	11
Conclusão	12
Referências	13
Introdução
Este trabalho tem por objetivo apresentar quem foi Isaac Newton, suas descobertas na Física, sua importância na Ciência e algumas curiosidades sobre sua vida e morte. Também abordaremos os principais conceitos de cinemática, as Leis de Newton, suas fórmulas e a Lei da Gravitação Universal.
Quem foi Isaac Newton
Isaac Newton (1643-1727) foi um físico, astrônomo e matemático inglês. Seus trabalhos sobre a formulação das três leis do movimento levaram à lei da gravitação universal, a composição da luz branca conduziu à moderna física óptica, na matemática ele lançou os fundamentos do cálculo infinitesimal.
Isaac Newton nasceu (de acordo com o calendário juliano, em uso na Inglaterra na época) no dia de Natal, 25 de dezembro de 1642 (ou 4 de janeiro de 1643) "uma ou duas horas depois da meia-noite", em uma aldeia no condado de Lincolnshire. Seu pai, também chamado Isaac Newton, morreu três meses antes do nascimento do filho.
Quando Newton tinha três anos, sua mãe se casou novamente e Newton não gostava de seu padrasto e mantinha alguma inimizade em relação a sua mãe por se casar com ele.
Dos doze anos até os dezessete anos, Newton foi educado na escola The King's School em Grantham, que ensinava latim e grego e provavelmente transmitia uma base significativa de matemática. Foi removido da escola e retornou a Woolsthorpe-by-Colsterworth em outubro de 1659.
 Sua mãe, viúva pela segunda vez, tentou fazer dele um fazendeiro, uma ocupação que ele odiava. Henry Stokes, mestre da Escola King, convenceu sua mãe a mandá-lo de volta à escola. Newton voltou à escola motivado em parte pelo desejo de vingança contra um valentão que havia se tornado o aluno mais bem classificado, se destacando principalmente pela construção de relógios do sol e modelos de moinhos de vento.
Na década de 1690, Newton escreveu uma série de folhetos religiosos que tratavam da interpretação literal e simbólica da Bíblia. Um manuscrito que Newton enviou a John Locke no qual disputou a fidelidade de 1 João 5:7 - a vírgula joanina - e sua fidelidade aos manuscritos originais do Novo Testamento, permaneceu inédito até 1785.
Newton também foi membro do Parlamento da Inglaterra pela Universidade de Cambridge em 1689 e 1701, mas, segundo alguns relatos, seus únicos comentários foram reclamar de uma corrente de ar frio na câmara e solicitar que a janela fosse fechada.
Newton foi nomeado presidente da Royal Society em 1703 e associado da Académie des Sciences francesa. Em sua posição na Royal Society, Newton tornou-se inimigo de John Flamsteed, o Astrônomo Real, publicando prematuramente a Historia coelestis Britannica, de Flamsteed, que Newton havia usado em seus estudos.
Em abril de 1705, a rainha Ana tornou Newton um cavaleiro durante uma visita real ao Trinity College, Cambridge. É provável que a cavalaria tenha sido motivada por considerações políticas relacionadas às eleições parlamentares em maio de 1705, em vez de qualquer reconhecimento do trabalho ou serviços científicos de Newton como Mestre da Casa da Moeda. Newton foi o segundo cientista a ser cavaleiro, depois de Sir Francis Bacon.
No final de sua vida, Newton passou a residir em Cranbury Park, perto De Winchester, com a sobrinha e seu marido, até sua morte em 1727.  Sua meia sobrinha, Catherine Barton Conduitt serviu como anfitriã em assuntos sociais em sua casa na Jermyn Street, em Londres.
Newton morreu dormindo em Londres em 20 de março de 1727. Seu corpo foi enterrado na Abadia de Westminster. Solteirão, ele havia cedido grande parte de seus bens a parentes durante seus últimos anos e morreu sem testamento. Seus papéis foram para John Conduitt e Catherine Barton. Após sua morte, o cabelo de Newton foi examinado e descobriu-se que continha mercúrio, provavelmente resultante de suas atividades alquímicas. O envenenamento por mercúrio pode explicar a excentricidade de Newton na idade avançada.
Leis de Newton 
As leis de Newton são: Lei da Inércia, Princípio Fundamental da Dinâmica e Lei da Ação e Reação. Essas leis são usadas para determinar a dinâmica dos movimentos dos corpos.
As leis de Newton fundamentam a base da Mecânica Clássica. São um conjunto de três leis capazes de explicar a dinâmica que envolve o movimento dos corpos, isto é, as causas que podem alterar seu estado de movimento. Em termos simples, as leis de Newton tratam de situações em que os corpos permanecem ou não em equilíbrio. Quando um corpo está sujeito a inúmeras forças que se cancelam, dizemos que ele se encontra em equilíbrio estático ou dinâmico, ou seja, perfeitamente parado ou se movendo com velocidade constante e em linha reta.
1° lei de Newton
Primeira Lei de Newton é chamada de Lei da Inércia. Seu enunciado original encontra-se traduzido abaixo:
“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 aplicadas sobre ele”.
Essa lei diz que, ao menos que haja alguma força resultante não nula sobre um corpo, esse deverá manter-se em repouso ou se mover ao longo de uma linha reta com velocidade constante. A Lei de Inércia também explica o surgimento das forças inerciais, isto é, as forças que surgem quando os corpos estão sujeitos a alguma força capaz de produzir neles uma aceleração. Por exemplo: ao pisar no acelerador do carro, um motorista pode sentir-se comprimido em seu banco, como se houvesse uma força puxando-o para trás. Na verdade, o que ele sente é a expressão de sua inércia, ou seja, a tendência que seu corpo tem de permanecer parado ou em velocidade constante.
Além disso, quanto maior for a massa de um corpo, maior será sua inércia. Assim, alterar o estado de movimento de um corpo de massa grande requer a aplicação de uma força maior. 
2° lei de Newton
Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei da Superposição de Forças ou como Princípio Fundamental da Dinâmica, traduzida de sua forma original, é apresentada abaixo:
“A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida e é produzida na direção de linha reta na qual ela força é aplicada”.
A aceleração produzida sobre um corpo tem a mesma direção e sentido da força resultante sobre ele e é inversamente proporcional à sua massa.
3° lei de Newton
A Terceira Lei de Newton recebe o nome de Lei da Ação e Reação. Essa lei diz que todas as forças surgem aos pares: ao aplicarmos uma força sobre um corpo (ação), recebemos desse corpo a mesma força (reação), com mesmo módulo e na mesma direção, porém com sentido oposto. O enunciado original da Terceira Lei de Newton encontra-se traduzido abaixo:
“A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos”.
Essa lei permite-nos entender que, para que surja uma força, é necessário que dois corpos interajam, produzindo forças de ação e reação. Além disso, é impossível que um par de ação e reação se forme no mesmo corpo.
Qual teoria ajudou Isaac Newton na consolidação de sua teoria da cinemática
A Cinemática é o estudo descrito dos corpos em movimento, sem se preocupar com as causas dos mesmos.
Existia o Geocentrismo¹, que era defendido e reforçado por Ptolomeu. Então surgiu aCinemática - desenvolvida por gigantes como Galileu Galilei, Copérnico e Kepler para derrubar a visão geocêntrica que existia acerca do mundo. Sendo a Cinemática a formulação de leis que descrevem a rota dos planetas ao redor do Sol e que harmonizam os ciclos de rotação desses planetas com suas distâncias do Sol, fazendo então a ciência.
 Faltando uma força que explicasse a cinemática de Galileu e o movimento planetário de Kleper e assim veio Isaac, que em 1867, concluiu a Lei da Gravitação², sugerindo a existência de uma força de atração entre dois corpos quaisquer do universo. Utilizando os fluxions³, Newton conseguiu dar um enorme salto na ciência, conquistando o que todos almejavam na época, uma teoria física unificada. Analisando o movimento da Lua ele chegou a uma descrição perfeita para os movimentos, a qual poderia ser usada para astros e objetos na Terra. Esta teoria é descrita nas 3 leis de Newton.
Definições:
Geocentrismo¹: Teoria de que a Terra era o centro do Universo, enquanto os outros planetas orbitavam em volta dela. Esta teoria tinha muita força na antiguidade, mas foi desmistificada pela Cinemática de Galileu e obteve mais credibilidade após Newton estudar a teoria.
Lei da Gravitação²: Newton propôs a lei de gravitação universal que determina: “Dois corpos se atraem segundo uma força que é diretamente proporcional a suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que o separa”.
Fluxions³: Criado para exprimir as relações entre as grandezas relevantes da mecânica. Newton fez uso extensivo dos fluxions em argumentos de geometria analítica.
Conceitos básicos de Cinemática
A Cinemática é a parte da Mecânica que estuda os movimentos sem que haja preocupação com suas origens. Alguns conceitos de Cinemática são muito importantes para a correta compreensão de fenômenos físicos e pleno entendimento da forma de se construir o raciocínio necessário para a resolução de problemas.
Referencial: O referencial é o corpo a partir do qual as observações dos fenômenos são feitas. Como exemplo, podemos imaginar que os passageiros dentro de um carro, tomando o veículo por referencial, estarão em repouso; mas tomando um ponto fixo fora do carro, todos os passageiros estarão em movimento.
Movimento e repouso: A partir da concepção de referencial, podemos entender que movimento e repouso são conceitos relativos, pois o que está em movimento para um observador em determinado referencial pode estar em repouso para outro observador e vice-versa.
Se a Terra for tomada como referencial, podemos dizer que os prédios, as cidades, os países, tudo está em repouso. Porém, se o Sol for tomado por referencial, a Terra e tudo sobre a sua superfície possuem movimentos de rotação e translação.
Trajetória: é o caminho feito por um corpo que se movimenta em relação a um referencial. Esse conceito também é relativo, pois dois referenciais diferentes podem ter visões diferentes de um mesmo movimento. Imagine que uma aeronave libere uma carga com suprimentos em pleno voo. A imagem abaixo mostra as trajetórias da carga vistas por um observador dentro da aeronave e por alguém no solo.
Para um passageiro na aeronave, a trajetória da carga é retilínea; mas para alguém no solo, a trajetória é uma curva, pois a carga acompanha a aeronave.
Fórmulas das Leis de Newton
As fórmulas utilizadas para definir as três leis de Newton são mostradas abaixo. Confira:
Primeira Lei de Newton
Apesar de ser uma lei qualitativa, podemos esquematizá-la da seguinte forma:
A Segunda Lei de Newton pode ser equacionada a partir da fórmula a seguir:
Δv - variação da velocidade (m/s)
Terceira Lei de Newton 
As forças de ação e reação em dois corpos distintos apresentam módulos e direções iguais, porém com sentidos opostos. Assim:
As principais contribuições de Isaac Newton para a ciência
A maior contribuição de Newton está em seus trabalhos na física e mecânica celeste, especialmente na sua teoria da gravitação universal. Resumindo-se um pouco sobre o que é a gravitação universal, diz que se dois corpos que possuem massa elas irão sofrer a ação de uma força atrativa entre eles. Essa força é chamada de força gravitacional.
Através de suas descoberta da aceleração circular uniforme, conhecida como aceleração centrípeta, Newton concluiu que a gravitação terrestre segue o mesmo princípio da força centrífuga e da terceira lei de Kepler sobre o movimento dos planetas, deduziu que a força centrípeta da Lua ou de qualquer planeta deveria decrescer à razão do inverso do quadrado de sua distância até o centro do movimento, ou seja, se essa distância fosse dobrada, a força passaria a ser equivalente a no máximo um quarto da força original. 
Isaac Newton também contribuiu com o método do desenvolvimento em série, através do binômio de Newton, e com a evolução da álgebra.
O Binómio de Newton, é um método simples que ajuda a determinar a enésima potência de um binómio, e é aplicado em cálculos de probabilidades e estatísticas.
A importância de Isaac Newton na Física
Além de ser o responsável pela criação das 3 Leis de Newton, como foi mencionado acima, os estudos de Isaac também abrangeram outro ramo da física.
Supostamente, enquanto estava isolado e em quarentena na propriedade da família, devido ao surto de peste bubônica, Newton teria observado que as maçãs sempre caíam da árvore em direção ao solo, questionando-se sobre a possibilidade de haver uma força que atraía os corpos sempre para o centro da Terra, ele elaborou a Lei da Gravitação Universal. 
A Lei da Gravitação Universal é utilizada para calcular o módulo da atração gravitacional existente entre dois corpos dotados de massa. A força gravitacional é sempre atrativa e age na direção de uma linha imaginária que liga dois corpos. Além disso, em respeito à Terceira Lei de Newton, conhecida como Lei da Ação e Reação, a força de atração é igual para os dois corpos interagentes, independentemente de suas massas. De acordo com Isaac Newton:
“Dois corpos atraem-se por uma força que é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa”.
Por meio da proposição da Lei da Gravitação Universal, foi possível predizer o raio das órbitas planetárias, o período de asteroides, eventos astronômicos como eclipses, determinação da massa e raio de planetas e estrelas etc.
Curiosidades 
Algumas curiosidades sobre Isaac Newton: 
1. Apesar de ter sido um grande cientista e responsável por teorias revolucionárias, Newton reconhecia a importância de outros cientistas, como Kepler, em seu trabalho.
2. Em 1669, Newton assumiu como professor em Cambridge e sustentou sua posição de professor da Trinity College até o ano de 1702, quando se aposentou.
3. Newton assumiu como professor em Cambridge no lugar de Isaac Barrow, quem o incentivou a estudar matemática. 
4. Ao longo de sua vida, Newton tinha grande temor sobre a apreciação alheia de seu trabalho e tinha muito receio de publicar seus escritos, pois temia as críticas que poderia sofrer. Esse temor o acompanhou durante toda sua vida.
5. Em sua vida pessoal, Newton nunca se relacionou com mulher alguma e, portanto, não se casou nem teve filhos, e muitos biógrafos sugerem que ele pode ter morrido virgem.
6. Ainda no âmbito pessoal, Newton tinha visões religiosas que lhe renderam uma acusação de herege pelo fato de que ele era ariano e não acreditava na Trindade.
7. Era uma pessoa que não possuía muitas habilidades sociais, preferindo a solidão muitas vezes. 
Conclusão
Isaac Newton foi um importante físico, matemático e astrônomo inglês que com seus estudos contribuiu para o mundo, em diversos campos. 
Em um momento de contemplação e experiência notou a queda da maçã e com isso criou 3 leis que mudaram o mundo todo. Sendo elas, a Lei da Inércia, Lei do Princípio Fundamental da Dinâmica e Lei da Ação e Reação que são muito importantes para o mundo inteiro pois foram descobertas inovadoras que ajudaram muitos pesquisadores a avançarem em suas pesquisas. Além da Lei da Gravitação Universal, quepermitiu inovações muito relevantes para Ciência.
E graças aos seus esforços, temos conhecimento da cinemática, do movimento e da gravitação.
Referências
“Isaac Newton”; Wikipédia. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton Acesso em 08 de nov. de 2021.
HELERBROCK, Rafael. "Leis de Newton"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-newton.htm. Acesso em 07 de nov. de 2021.
RIOGA, Letícia. “Geocentrismo e Heliocentrismo”; Espaço do Conhecimento UFMG. Disponível em: https://www.ufmg.br/espacodoconhecimento/geocentrismo-e-heliocentrismo/. Acesso em 07 de nov. de 2021.
“Resumo de Física: Gravitação Universal”; Guia do Estudante. Disponível em: https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/resumo-de-fisica-gravitacao-universal/. Acesso em 07 de nov. de 2021.
“Física”; Uol Educação. Disponível em: http://vestibular.uol.com.br/resumo-das-disciplinas/fisica/newton-descobre-a-forca-que-justifica-cinematica-de-galileu.htm. Acesso em 07 de nov. de 2021.
JUNIOR, Joab Silas da Silva. “Conceitos básicos de Cinemática”; Mundo Educação. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/conceitos-basicos-cinematica.htm. Acesso em 07 de nov. de 2021.
VICTORAZZO, André Seixas. “Newton, Isaac (1642-1727)”; FEM UNICAMP. Disponível em: http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/person/newton.htm. Acesso em 07 de nov. de 2021. 
HELERBROCK, Rafael. "Gravitação Universal"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gravitacao-universal.htm. Acesso em 04 de nov. de 2021.
SILVA, Daniel Neves. “Isaac Newton”; Mundo Educação. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/isaac-newton-pai-ciencia-moderna.htm. Acesso em 04 de nov. de 2021.
“Isaac Newton”; PrePara Enem. Disponível em: https://www.preparaenem.com/amp/fisica/isaac-newton.htm. Acesso em 05 de nov. de 2021.