Como fazer a 2 lei de Newton?

A segunda lei de Newton, também conhecida como princípio fundamental da dinâmica, trata da relação entre a força e a aceleração de um corpo.

Essa é a segunda das três leis de Isaac Newton, que explicam a dinâmica do movimento dos corpos. As 1ª, 2ª e 3ª leis de Newton foram publicadas em 1687, no livro chamado Princípios Matemáticos da Filosofia Natural.

Essa é a única lei de Newton que pode ser representada por uma equação, onde a força resultante(Fr) é igual ao produto da massa(m) pela aceleração(a).

Explicação da 2ª lei de Newton

Segundo essa lei, para que um corpo ganhe aceleração e tenha sua velocidade alterada, é preciso que uma força seja aplicada sobre ele. A segunda lei, portanto, trata dos casos em que há aceleração na movimentação dos corpos, diferenciando-se da primeira lei, que trata dos casos em que a aceleração é nula.

Para que um corpo saia do seu estado de equilíbrio e ganhe aceleração, a força resultante aplicada sobre ele deve ser diferente de zero.

Isso quer dizer que, se houver mais de uma força exercida sobre o corpo, é preciso fazer o somatório de todas as forças, pois essas forças poderão se intensificar se tiverem mesma direção e sentido, ou podem se anular, se tiverem sentidos opostos, por exemplo.

Veja a equação desta lei:

A partir dessa relação observamos que a força resultante pode ser calculada pela multiplicação da massa do corpo pela aceleração. Pela fórmula, constatamos também que força e massa são grandezas diretamente proporcionais.

Isso significa que, quanto maior a massa, maior deverá ser a intensidade da força para que o corpo ganhe aceleração. Isso acontece devido à inércia do corpo, que é sua tendência em permanecer no seu estado de equilíbrio.

A massa é a medida quantitativa da inércia, assim, quanto maior a massa, maior a inércia de um corpo.

Exemplos

Exemplo 1: duas caixas de madeira

Sobre uma superfície plana estão duas caixas de madeira, uma delas pesa 5 kg, a outra 500 kg. Caso uma pessoa tente empurrar essas caixas, ela terá muito mais facilidade em movimentar a caixa mais leve, pois sua massa é menor e, portanto, sua inércia também é menor.

Por outro lado, podemos observar que a massa e a aceleração são grandezas inversamente proporcionais. Isso porque, quanto maior a massa de um corpo, maior será sua resistência para mudar de velocidade e portanto, menor sua aceleração.

Exemplo 2: dois corpos com massas diferentes

Considere dois corpos com massas diferentes, o corpo A tem massa igual a 10 kg e o corpo B tem massa de 5 kg e sobre ambos os corpos é aplicada uma força de mesma intensidade.

Nesse caso, o corpo B ganhará uma aceleração maior do que o corpo A. Isso acontece porque a massa do corpo B é menor e, portanto, sua resistência em aumentar de velocidade é menor.

As unidade de medida dessas grandezas são:

• Força (F) - Newton
• Massa (m) - kg
• Aceleração (a) - m/s²

Veja também o significado de inércia e força.

Agora que você já entendeu o que é a segunda lei de Newton, veja o exemplo de um exercício prático:

Considerando dois corpos A e B, ambos com 100 kg. Sobre o corpo A é aplicada uma força de 40 newtons e sobre o corpo B é aplicada uma força de 60 newtons. Qual é a aceleração adquirida por cada um dos corpos?

Utilizando a fórmula:

Como resultado, temos que a aceleração do corpo B é maior do que a aceleração do corpo A. Como ambos tem a mesma massa, a aceleração foi maior no caso em que a força resultante aplicada sobre o corpo foi mais intensa.

Veja também:

• As 3 leis de Newton
• 1ª lei de Newton
• 3ª lei de Newton

Transcrição de vídeo

RKA9C A primeira Lei de Newton nos diz que, se um objeto está em repouso, ele tende a permanecer em repouso e, se um objeto está em movimento com velocidade constante, ele tende a continuar com velocidade constante a menos que ele seja afetado por alguma força externa. Algo com velocidade constante vai continuar com velocidade constante a menos que seja afetada por alguma força. Você poderia ter uma situação onde a velocidade constante é zero. A primeira Lei de Newton nos diz que um objeto terá velocidade constante, inclusive podendo ser igual a zero, e continuará com velocidade constante exceto se alguma força externa atuar sobre ele. Como é que uma força afeta a velocidade constante? Ou como ela afeta o estado de um objeto? É isso o que a segunda Lei de Newton nos diz. Assim, a segunda Lei de Newton, que é, talvez, a mais famosa, nos dá a famosa fórmula: força é igual a massa vezes aceleração. Aceleração é uma grandeza vetorial, e força também é uma grandeza vetorial. E essa lei nos diz que, se você aplicar uma força, pode alterar a velocidade do objeto. Mas como essa força altera essa velocidade? Digamos que eu tenha um tijolo flutuando no espaço. A segunda Lei de Newton nos diz que... As leis do universo realmente são tratadas com matemática simples. Se você aplicar uma força, digamos, neste lado do objeto... Estamos falando de força resultante, porque, se você aplicar duas forças que se anulam, elas terão força resultante igual a zero. Então, o objeto não vai mudar a sua velocidade, a velocidade permanecerá constante. Mas, se você tiver uma força sendo aplicada em um lado desse objeto, então, você também terá uma aceleração indo nesta mesma direção. Pela segunda Lei, a aceleração é proporcional à força aplicada ou a força aplicada é proporcional à aceleração. E a constante de proporcionalidade, aquilo pelo qual temos que dividir a força para obter a aceleração, é a massa, a massa de um objeto. Não confunda massa com peso. Eu vou fazer um vídeo inteiro sobre a diferença entre massa e peso! A massa é medida em quilos, mas, para o nosso curso clássico ou do primeiro ano de Física, você pode realmente imaginar que é a quantidade de matéria que o corpo carrega, como veremos em vídeos futuros. O peso é quanto essa matéria está sendo puxada para baixo pela força da gravidade. Isso é realmente interessante! Essa fórmula é tão simples... Porque, talvez, poderíamos ter vivido em um universo onde "F" é igual, sei lá, a metros ao quadrado raiz de "a", e isso teria feito toda a nossa matemática muito mais complicada. Bom, mas porque é apenas uma constante de proporcionalidade direta aqui, isso se torna extremamente simples. Digamos que eu tenha uma força, e a unidade de força é, apropriadamente, chamada de newton. Então, digamos que eu tenha uma força de 10 newtons. E, só para ficar claro, 1 newton é a mesma coisa que um metro-quilograma por segundo ao quadrado. E isso é bom, porque quilograma vezes metros por segundo ao quadrado é exatamente o que você tem desse lado da fórmula. Então, vamos dizer que temos uma força de 10 newtons e ele está agindo em uma massa. Vamos dizer que a massa é de 2 quilogramas. Mais uma vez, essas são quantidades vetoriais. Se eu tiver um valor positivo aqui... Vamos fazer a suposição de que ele está indo para a direita, se eu tivesse um valor negativo, ele estaria indo para a esquerda. Implicitamente, estou dando não só o módulo da força, mas também estou dizendo que é à direita, porque é positivo. Qual seria a aceleração? Nós vamos usar "F = m∙a". Você tem, no lado da mão esquerda, 10 newtons. Ele vai ser igual à massa, que é de 2 quilogramas, vezes a aceleração. Em seguida, para resolver a aceleração, basta dividir ambos os lados por 2 quilogramas. Então, vamos dividir a esquerda por 2 quilogramas, e vamos dividir a direita por 2 quilogramas. Isto aqui anula com isto. O 10 dividido por 2 é 5, então, você tem quilogramas cancelando com quilogramas no seu lado esquerdo. Você tem metros por segundo ao quadrado, depois, isso é igual à sua aceleração. Agora, apenas por diversão, o que aconteceria se eu dobrasse essa força? Eu tenho 20 newtons e vou realmente trabalhar com isso. Então, eu vou ter 20 quilogramas-metro, isso dividido por segundo ao quadrado... O que é igual a... Vamos dividir ambos os lados por 2 quilogramas e onde é que vamos chegar? Se anulam, 20 dividido por 2 é 10 quilogramas, cancela com quilogramas, então, nós temos... A aceleração, nessa situação, é igual a 10 metros por segundo ao quadrado. Quando dobramos a força, fomos de 10 newtons para 20 newtons e a aceleração dobrou também, ela foi de 5 metros por segundo ao quadrado para 10 metros por segundo ao quadrado. Assim, podemos ver que eles são diretamente proporcionais, e que a massa indica o quão proporcional eles são. Então, você pode imaginar o que acontece se eu dobro a massa! Se eu dobro a massa, vamos dizer que, nessa situação, com 20 newtons, então, não vai ser mais dividido por 2 quilogramas, estaremos dividindo por 4 quilogramas. Em seguida, nós teremos 20 dividido por 4, que será 5 metros por segundo ao quadrado. Se você tornar a massa maior, se você dobrar a massa, então, sua aceleração será a metade. Assim, quanto mais massa tiver, maior a força que você vai precisar para acelerá-la. Ou, para uma dada força, quanto menos ela acelerar, mais difícil será mudar a sua velocidade constante.

Como fazer a segunda lei de Newton?