A dinâmica é a parte da Física que se preocupa em estudar as causas dos movimentos e seus possíveis efeitos. Mas o que é movimento? Bem, primeiro devemos definir um referencial, ou seja, um conjunto de coordenadas fixo, também denominado sistema de referências. O mais utilizado cotidianamente é o sistema cartesiano, com coordenadas (x,y,z). Feito isto, podemos definir que movimento é a variação da posição com o tempo. Ou seja, a mudança de coordenadas do corpo com o tempo.
A análise principal feita na dinâmica começa com o estudo das forças que atuam sobre o corpo ou sistema de corpos em questão. Tais entes físicos podem proporcionar ao massivo uma variação em sua quantidade de movimento. Mas antes de analisarmos as forças, analisemos a inércia dos corpos.
Primeira Lei de Newton para o movimento: a Lei da Inércia
A primeira lei de Newton é lei da inércia, que diz:
“Todo o corpo tende a permanecer em estado de repouso ou de movimento em linha reta e com velocidade constante, se nenhuma força atuar sobre ele”.
Uma propriedade intrínseca dos corpos, e fundamental para compreender isto tudo, é a massa. É o valor numérico da inércia de um corpo. A partir da massa e da velocidade de um corpo, podemos determinar uma grandeza física denominada quantidade de movimento linear, ou momento linear.
Ela é dada por:
Q = m.v em kg.m/s
Onde:
Q é a quantidade de movimento linear, m é a massa do corpo e v é a velocidade do corpo.
O impulso de uma força é uma grandeza física responsável pela variação da quantidade de movimento de um corpo. Matematicamente, é dado por:
I = F.Δt em N.s (ou kg.m/s)
Onde I é o impulso F é a força, em N (newton)
A variação da quantidade de movimento é dada por:
ΔQ = m.Δv em kg.m/s
Podemos escrever o impulso como:
I = ΔQ em N.s ou kg.m/s Exercícios:
1) Qual é o impulso de uma força de 5N que age durante 2s sobre um corpo? 2) Qual é a força que atuou sobre um corpo se, durante 2s sua velocidade variou em 20m/s?
A segunda lei de Newton
A segunda lei de Newton diz:
“A mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa, e se faz segundo a linha reta pela qual se imprime essa força (NEWTON, 2008, p.54)”.
A equação para a segunda lei de Newton se dá a partir das análises:
I = ΔQ
Ou
F.Δt = m.Δv
Logo
F = ΔQ/Δt
Esta última é a forma matemática da segunda lei de Newton.
Se dividirmos dos dois lados por Δt:
F = m.Δv/Δt
A aceleração média é dada pela expressão:
a = Δv/Δt em m/s²
Desta forma, podemos escrever:
F = m.a em N (newton)
Esta última é na verdade a fórmula de Euler.
Terceira lei de Newton: ação e reação
A terceira lei de Newton diz que para qualquer força aplicada sobre um corpo, este oferece uma reação, ou seja, este corpo reage imprimindo uma força de mesmo módulo, na mesma direção da força aplicada, porém com sentido contrário. Um modo bem simples de se aceitar isto é aplicar uma força em uma parede sólida. A reação oferecida pela parede faz com que o agente recue proporcionalmente à intensidade da força aplicada.
Referências bibliográficas:
HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 1, volume 1, 4 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. 326 p.