Definição da Primeira Lei do Movimento de Newton

A Primeira Lei do Movimento de Newton afirma que um corpo continua a viajar a uma velocidade constante, desde que não haja força resultante agindo sobre o corpo.

Como a velocidade é um vetor, a velocidade constante significa que o corpo tem a mesma velocidade e direção por um determinado período de tempo. Isso pode significar que um objeto está em repouso continua a permanecer em repouso (velocidade constante = 0) ou que um corpo se movendo a uma certa velocidade continua a se mover na mesma velocidade constante ao longo de uma linha reta. Se o corpo muda de direção, mesmo que a velocidade seja constante, há uma aceleração e as forças no corpo não são equilibradas. Por exemplo, se você balançar um objeto em um círculo em velocidade constante, o objeto ainda está acelerando porque está mudando sua direção de movimento.

Primeira Lei do Movimento e Inércia de Newton

A tendência de um corpo manter seu estado de movimento é chamada inércia. Se um ônibus quebrar repentinamente, por exemplo, os passageiros podem continuar a se mover para frente e colidir com o assento à sua frente. Quando o ônibus aplica freios mais suavemente, a força de atrito entre os passageiros e o assento pode ser suficiente para impedir que os passageiros caiam de seus assentos.

Se você chutar uma bola no chão, certamente, ela não continuará a se mover para sempre com a mesma velocidade. Isso porque, na Terra, a força resultante na bola não é 0. O atrito age entre a bola e o solo, fazendo com que a bola desacelere. Um disco usado no hóquei no gelo experimenta muito menos atrito e, portanto, continua a se mover por um período de tempo consideravelmente mais longo. As naves espaciais, uma vez que estão no espaço, também experimentam muito pouca força. Portanto, eles continuam a viajar quase sem alteração na velocidade. Eles experimentam a gravidade quando viajam para mais perto de planetas ou estrelas, e seus caminhos se dobram. Os cientistas realmente fazem uso desse efeito e, ao fazer cálculos anteriores, são capazes de planejar cuidadosamente as trajetórias da espaçonave. Quando a trajetória de uma espaçonave se curva enquanto viaja ao redor de um objeto massivo (por exemplo, um planeta), diz-se que estilingue ao redor do corpo.

Resistência do ar e velocidade terminal

Na Terra, objetos em queda podem viajar com velocidade constante se alcançarem velocidade terminal. Isso acontece, por exemplo, quando um objeto está caindo pelo ar. À medida que o objeto acelera, a resistência do ar no corpo aumenta, enquanto o peso do corpo permanece o mesmo. Eventualmente, a resistência do ar pode se tornar igual ao peso do objeto. Nesse caso, o peso e a resistência do ar, agora tendo os mesmos tamanhos e agindo em direções opostas, se cancelariam, tornando a força resultante no objeto 0. Então, a velocidade do objeto não mudará mais até atingir o chão. Essa velocidade constante alcançada pelo objeto é chamada de velocidade terminal.

Exemplo da Primeira Lei do Movimento de Newton

Um pára-quedista, com massa de 65 kg, está caindo em velocidade terminal. Encontre o tamanho da resistência do ar experimentada pelo pára-quedista.

Como o paraquedista está caindo a uma velocidade constante, de acordo com a primeira lei de Newton, as forças no paraquedista devem ser equilibradas. O peso atua para baixo, e isso tem uma magnitude de

. A força para cima deve cancelar isso para que as forças sejam equilibradas. Portanto, a força para cima também terá uma magnitude de 638 N.