Leis de Newton

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Leis de Newton
Leis de Newton são um conjunto de leis que descrevem a dinâmica do movimento. A primeira lei de Newton, conhecida como lei da inércia, trata da resistência à mudança do estado de movimento; a segunda lei de Newton, conhecida como princípio fundamental da dinâmica, aborda a definição de força resultante e a sua relação com a aceleração; por último, a terceira lei de Newton, a lei da ação e reação, descreve os pares de forças que surgem da interação entre corpos.
Veja também: Tudo o que você precisa saber sobre soma vetorial
Introdução às leis de Newton
As leis de Newton foram publicadas em 1687 pelo físico inglês Isaac Newton. Sua principal obra, intitulada Princípios matemáticos da filosofia natural, lançou os fundamentos da dinâmica e foi capaz de explicar o surgimento das marés e as órbitas planetárias, por exemplo.
A primeira lei de Newton explica que a matéria resiste à aceleração graças à sua inércia. 
 
Força, aceleração e força resultante
Força, aceleração e força resultante são conceitos fundamentais para entendermos as leis de Newton.
Desse modo, o que é uma força? Força é uma grandeza física vetorial, medida na unidade de kg.m/s², ou N (newton), capaz de alterar o estado de movimento de um corpo. Em outras palavras, quando dois corpos exercem forças um sobre o outro, seus estados de movimento podem mudar, isso implica que a aplicação de forças sobre um corpo pode resultar no surgimento de uma aceleração, o conceito que será discutido a seguir. 
Aceleração é a mudança na velocidade. Todo corpo que tem massa opõe-se ao surgimento de uma aceleração, essa propriedade inerente à matéria é chamada de inércia. De acordo com as leis de Newton, caso uma força resultante não nula esteja agindo sobre um corpo, este estará sujeito a uma aceleração.
Força resultante é obtida com base na soma vetorial de todas as forças que atuam sobre um corpo. Por serem vetoriais, as forças somam-se e podem também anular-se. O resultado da soma vetorial dessas forças dá origem à força resultante. 
1ª lei de Newton: lei da inércia
A primeira lei de Newton afirma que todo corpo apresenta a tendência de permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, caso a resultante das forças que atuam sobre ele seja nula. Essa lei indica que um corpo parado ou que se move com velocidade constante está em equilíbrio, ou seja, mesmo que milhares de forças atuem sobre ele, elas se cancelam.
Um exemplo de situação em que a força resultante é nula é o movimento de um corpo no vácuo espacial, em uma região de gravidade nula. Uma vez lançado em movimento, esse corpo tenderá a mover-se para sempre em linha reta, a menos que uma força venha alterar sua velocidade ou direção.
“Todo corpo mantém-se em repouso ou em movimento uniforme ao longo de uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar seu estado por forças aplicadas sobre ele.”
2ª lei de Newton: princípio fundamental da dinâmica
A segunda lei de Newton diz respeito à aceleração. De acordo com essa lei, se um corpo estiver sujeito a uma força resultante diferente de zero, ele apresentará uma aceleração no sentido dessa força resultante. A formulação da segunda lei de Newton é feita com base em uma equação, observe:
FR – força resultante (N)
m – massa (kg)
a – aceleração (m/s²)
Originalmente, a segunda lei de Newton foi escrita em termos de uma grandeza física chamada quantidade de movimento ou movimento linear. De acordo com o enunciado dessa lei, a força resultante sobre um corpo é determinada pela variação de sua quantidade de movimento em relação a um intervalo de tempo. Confira esta equação:
QF e Qi – quantidade de movimento final e inicial (kg.m/s)
Δt – intervalo de tempo (s)
v – velocidade (m/s)
A equação mostrada também é usada para definirmos o que é impulso. De acordo com a segunda lei de Newton, impulso é a variação da quantidade de movimento, essa variação surge em razão da aplicação de uma força durante um determinado intervalo de tempo, desse modo:
I – impulso (kg.m/s)
3ª lei de Newton: lei da ação e reação
A terceira lei de Newton explica que caso um corpo A aplique uma força sobre um corpo B, o corpo B produzirá sobre A uma força de reação. As forças de ação e reação sempre têm a mesma intensidade e atuam na mesma direção, no entanto, apontam para sentidos opostos. De acordo com o que estabelece essa lei, as forças surgem aos pares e não é possível que um par de forças de ação e reação surja em um único corpo.
Diversas situações ilustram o funcionamento da terceira lei de Newton, por exemplo:
· Para andarmos, empurramos o chão para trás, o chão, por sua vez, empurra-nos para frente, devido à força de atrito estabelecida entre os nossos pés e o chão.
· Para mover-se sobre a água, as pás das hélices dos barcos empurram a água para a trás, e a água, por sua vez, empurra o barco para frente.
Aplicações das leis de Newton
As leis de Newton podem ser aplicadas a diversas situações, entre as mais importantes destacam-se as forças de atrito, a decomposição do peso no plano inclinado e a aplicação das forças centrípetas em trajetórias curvas.
Força peso
A força peso é a força de atração exercida pela gravidade. O peso de um corpo é calculado pelo produto entre sua massa e a aceleração gravitacional.
P – peso (N)
m – massa (kg)
g – gravidade (m/s²)
Força de atrito
A força de atrito existe porque nenhuma superfície é perfeitamente lisa. Microscopicamente, o relevo das superfícies, mesmo as mais lisas, é acidentado. Existem duas situações de atrito: o atrito estático e o atrito cinético, para cada uma dessas situações, utilizamos diferentes coeficientes de atrito. A figura a seguir apresenta a fórmula utilizada para o cálculo dessa força, confira:
Fat – força de atrito (N)
μ – coeficiente de atrito
N – força normal (N)
Plano inclinado
Corpos apoiados sobre superfícies inclinadas têm a sua força peso dividida em componentes. Essas componentes, chamadas de componente horizontal (PX) e componente vertical (PY), podem ser calculadas por meio da decomposição do vetor força peso, confira como:
PX – componente horizontal do peso (N)
PY – componente vertical do peso (N)
θ – ângulo entre a rampa e a superfície horizontal (º)
Força centrípeta
A força centrípeta é a força resultante sobre um corpo que se move segundo uma trajetória circular. A força centrípeta sempre aponta para o centro de uma curva, e pode ser calculada por meio da soma vetorial entre as forças que apontam em direção ao raio da curva.
Um caso parecido é o da bolinha pendurada em um fio preso ao teto de um ônibus. Se o ônibus acelera para a direta, a bolinha tende a permanecer à esquerda, e vice-versa. 
FCP – força centrípeta (N)
m – massa (kg)
v – velocidade (m/s)
R – raio da curva (m)
Leis de Newton e gravidade
Quando aplicadas ao contexto da gravitação, as leis de Newton deram origem à teoria da gravitação universal. De acordo com essa teoria, a força de atração gravitacional é proporcional ao produto das massas que se atraem mas também inversamente proporcional à distância que as separa. Confira a fórmula utilizada para o cálculo da força gravitacional:
G – constante de gravitação universal (6,67.10-11 Nm²/kg²)
M e m – massas dos corpos (kg)
r – distância entre os corpos (m)
Com base na lei da gravitação universal, foi possível determinar a órbita de diferentes corpos celestes, como planetas e asteroides. Além disso, por meio dela, é possível obter os resultados descritos pelas leis de Kepler, que tratam das orbitas planetárias e de satélites.
Referências:
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/as-leis-newton.htm