A tentativa de explicar o porquê de um movimento teve início com Galileu, mas foi Isaac Newton quem associou o movimento à ação de uma força, formulando três leis que levam o seu nome. Os estudos de Newton foram influenciados pelas ideias contidas nas obras de René Descartes, Galileu Galilei e Johannes Kepler.
Pense e responda: oque é mais fácil de se deslocar com um empurrão, uma caixa de papelão ou uma caçamba de entulho?
Na situação anterior, certamente é mais fácil empurrar a caixa de papelão, pois sua massa é menor do que a da caçamba. Pensando em uma questão semelhante a esta, Newton pôde constatar que o movimento da massa e das forças que agem sobre ele. Mas observe que, se retirarmos todo o atrito do solo, não teremos dificuldade em empurrar ambas as caixas com mínima força.
Podemos concluir que, quanto maior for massa de um corpo, maior será a força para deslocá-lo, levando em consideração as forças que se opõem ao movimento.
Todas essas hipóteses foram consideradas por Isaac Newton que formulou as famosas leis de Newton.
A Primeira Lei de Newton - Inércia
Enquanto um carrinho de supermercado permanecer na mesma posição, ele estará em repouso em relação a uma prateleira. Existem forças atuando sobre o corpo, mas elas se anulam, estabelecendo o estado de repouso do corpo.
Quando a pessoa empurra o carrinho, faz com que ele entre em movimento; tem-se inicialmente um movimento acelerado.
Caso não houvesse atrito entre o carrinho e o chão e a resistência do ar osse desprezível, o carrinho passaria a realizar um movimento uniforme. Em outras palavras, ao se deslocar livre de forças contrárias ao seu movimento, em uma situação na qual todas as forças envolvidas se anulam, zerando a aceleração, o movimento torna-se retilíneo e uniforme.
Para parar o carrinho, será necessária a aplicação de uma força contrária ao seu movimento. Nos dois exemplos anteriores, a força exerce papel fundamental para que o objeto primeiramente entre em movimento e, da mesma forma, pare, ao se eliminarem as forças que se opunham ao movimento. Então, a atuação de uma força que pare o carrinho implica desacelerá-lo, reduzindo a velocidade a zero.
Pensando assim, Isaac Newton constatou a interferência da força no movimento dos objetos, ou seja, o que determina o estado de repouso ou movimento de um corpo é a atuação de uma força sobre os objetos.
A partir desses estudos, Newton formulou sua primeira lei que afirma:
"Todo corpo tende a permanecer em repouso ou em Movimento Reilíneo e Uniforme enquanto uma força resultante não atuar sobre ele".
A Segunda Lei de Newton - Lei Fundamental da Dinâmica
Não há dúvidas de que um carrinho com maior quantidade de produtos oferece maior resistência ao movimento do que o carrinho vazio. Para uma criança, é bem mais fácil colocar em movimento o carrinho vazio.
Associamos a inércia o estado em que um corpo se encontra, ou seja, em repouso ou em movimento. Mas, neste exemplo, o que determina o estado de repouso do carrinho é a massa total do conjunto carrinho mais compras.
Sendo da mesma intensidade a força do menino para empurrar ambos os carrinhos, percebemos que o carrinho vazio adquire maior aceleração que o carrinho cheio.
Podemos expressar a Segunda Lei de Newton assim:
"A força resultante sobre um corpo produz aceleração proporcional a ela de mesma direção e sentido"
Ou:
F = m . a
F: Força [N]
m: massa [kg]
a: aceleração [m/s²]
Unidades expressas no S.I.
A Terceira Lei de Newton - Ação e Reação
Imagine um menino sobre um skate. Ele está ao lado de um poste e o empurra para entrar em movimento.
Na situação anterior, o menino empurra o poste, mas quem entra em movimento é o menino e não o poste. Quem empurrou o menino para ele entrar em movimento?
Esse exemplo é a maior evidência de que força é a interação entre dois corpos, ou seja, quem empurrou o menino para trás foi o poste. Para muitos, isso parece estranho, mas o menino empurra o poste para a direita e o poste o empurra, com a mesma força, porém em sentido oposto.
Não tem como o menino se mover sem interagir com outro corpo. Pense em outra maneira para o garoto entrar em movimento com o skate e verá que ele dependerá de outro corpo para interagir e surgir, assim, a força para movimentá-lo.
Foi pensando nesta questão que Isaac Newton formulou a Terceira Lei, que explica o movimento dos corpos, a ação e reação. As forças atuam sempre aos pares, desde as menores partículas até as maiores existentes no universo, ou seja, a força nunca surgirá isolada.
O enunciado da Terceira Lei de Newton pode ser expresso como:
"Dois corpos, A e B, interagindo entre si, produzem um par de forças de reação mútua, no qual A exerce sobre B uma força FAB e B reage com uma força FBA de mesma intensidade e direção, porém, em sentido oposto"
É válido lembrar que as forças de ação e reação nunca se anulam, pois são aplicadas a corpos distintos.
