A Primeira Lei de Newton: Inércia

Imagine-se colocando uma bola de sinuca sobre uma mesa, perfeitamente nivelada. Se colocar a bola suavemente, é esperado que ela permaneça parada ou em repouso sobre a mesa. Agora, imagine que você e a mesa estão dentro de um vagão de trem com velocidade constante. A bola se moveria ou permaneceria em repouso?

Antes de entender qualquer lei de Newton, é necessário ter o conceito de força bem definido. Sugiro ler o artigo a respeito antes de estudar os assuntos seguintes.

Respondendo a pergunta, a bola permaneceria parada, pois a velocidade do trem é constante. Mas se houvesse aceleração positiva (aumentando a velocidade), a bola começaria a se mover ao longo da mesa. E assim também seria se a aceleração estivesse negativa (diminuindo a velocidade).

A Primeira Lei de Newton, ou Primeira Lei do Movimento ou simplesmente Lei da Inércia, possui um conjunto de sistemas chamados referenciais inerciais.

Se um corpo não interage com outros corpos, é possível identificar um sistema de referência em que o corpo tem aceleração zero.

Serway, Raymond A. Princípios de física / Raymond A. Serway, John W. Jewett Jr. ; [tradução EZ2 Translate ; revisão técnica Márcio Maia Vilela]. — São Paulo : Cengage Learning, 2014.

Então, o sistema de referência é onde a bola de sinuca está em repouso sobre a mesa, e você notará a partir de um referencial inercial, pois você observa que a aceleração é zero na direção horizontal. Mas quando o trem acelera, você observará a bola a partir de um referencial não inercial, devido ao fato de que tanto você, quanto o trem estão acelerando em relação a superfície terrestre.

Nos séculos anteriores, os antigos cientistas acreditavam que o estado natural da matéria era o repouso. Mas as observações como a de Galileu, evidenciaram que a natureza de um corpo não é de parar, uma vez posto em movimento. Sua natureza é resistir a mudanças em seu movimento.

Isaac Newton nos diz: Na ausência de forças externas, quando visto com base em referencial inercial, o objeto em repouso permanece em repouso e o objeto em movimento continua a se mover a uma velocidade constante (ou seja, em linha reta a uma velocidade constante).

Um passageiro busca segurança por agarrar a barra fixa do vagão, para que a aceleração do trem o ajude a sair da inércia. Vídeo de Free Videos no Pexels

Para que fique mais claro, imagine-se como um passageiro de um trem, você busca se agarrar a uma barra fixa enquanto o transporte estiver parado, para que você não sofra um acidente por causa do referencial inercial, que é tanto você quanto o trem por estarem em repouso. Porém, para o veículo começar a andar e chegar a velocidade desejada, é necessário uma força de aceleração agir por empurrar ambos, neste caso o referencial é não inercial. Por último, se a velocidade se manter constante a 60 km/h durante um período de tempo, você perderá a aceleração e novamente entrará num estado de inércia. O que faria você sair da inércia? Uma mudança de força! Se nada mudar o movimento do corpo, sua velocidade não mudará.

\vec{F}\propto \vec{a}

Isso nos diz quer a força \vec{F} é proporcional a aceleração \vec{a}, ou seja, se uma força agir, uma mudança ocorre no movimento.

Portanto, se o corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, então a força resultante F_{R} é nula, isto é, ou a velocidade é constante ou a velocidade é igual a zero.

F_{R}=0
F_{R}=\textup{velocidade constante}

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