Todo corpo persiste em seu estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força externa aja sobre ele. Esta primeira lei, também chamada de princípio da inércia, estabelece que a velocidade não se modifica sem causa. No universo, um planeta continua sua órbita não porque uma força o empurra, mas porque nenhuma força o retarda.
Se a soma das forças externas for nula, a aceleração também será: \( \boldsymbol{\sum \vec{F}_{\text{ext}} = 0 \quad \Longleftrightarrow \quad \vec{v} = \text{constante}} \)
Exemplo concreto: Uma xícara colocada sobre uma mesa permanece imóvel enquanto as forças que agem sobre ela estão equilibradas. No espaço interestelar, uma sonda lançada a 50.000 km/h continua sua rota indefinidamente na mesma velocidade, sem nunca diminuir, porque nenhuma força se opõe ao seu movimento.
A segunda lei relaciona diretamente a causa (força) ao efeito (aceleração). Em um referencial galileano, a soma das forças aplicadas a um objeto material é igual ao produto de sua massa pela aceleração que sofre. Quanto maior sua massa, mais difícil é modificar seu movimento. Esta resistência à mudança é chamada de inércia. A relação causal é agora explícita: uma força sempre imprime uma aceleração na direção em que atua: \( \boldsymbol{\sum \vec{F} = m \cdot \vec{a}} \)
Exemplo concreto: Um carrinho de compras vazio se move facilmente com um simples empurrão, mas quando está cheio de compras, é necessário empurrar muito mais forte para colocá-lo em movimento. Massa triplicada implica força triplicada para o mesmo efeito.
A ação é sempre igual à reação. Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, este último exerce simultaneamente sobre A uma força de mesma intensidade, mesma direção, mas sentido oposto. Essas duas forças agem sobre corpos diferentes, portanto não se anulam: \( \boldsymbol{\vec{F}_{A \to B} = - \vec{F}_{B \to A}} \)
Exemplo concreto: Um foguete ejeta gases quentes para baixo em alta velocidade (ação). Em reação, esses gases exercem um empuxo de mesma intensidade para cima no foguete, propulsando-o ao espaço. Mesmo no vácuo espacial, onde não há ar para empurrar, este princípio permanece plenamente eficaz porque as forças atuam diretamente entre o foguete e os gases ejetados. Este princípio não requer nenhum suporte externo, ao contrário do que muitos pensam. Quando o combustível se esgota, o foguete mantém sua velocidade no vácuo espacial (primeira lei), continuando sua trajetória sem diminuir.
As três leis formam um sistema coerente. A primeira define o quadro (referencial inercial). A segunda quantifica a relação dinâmica. A terceira assegura a conservação da quantidade de movimento em um sistema isolado. Juntas, elas descrevem todos os movimentos, desde a queda de uma maçã até as trajetórias planetárias.
N.B.:
Essas leis, publicadas em 1687 nos Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, marcaram o nascimento da mecânica clássica. Sua formulação permaneceu inalterada desde o século XVII, prova de sua robustez.
| Lei | Enunciado | Fórmula | Exemplo |
|---|---|---|---|
| Primeira lei (inércia) | Um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se nenhuma força agir sobre ele. | \(\sum \vec{F} = 0 \Rightarrow \vec{v} = \text{cte}\) | Uma sonda espacial no vácuo interestelar |
| Segunda lei (dinâmica) | A soma das forças é igual ao produto da massa pela aceleração. | \(\sum \vec{F} = m \cdot \vec{a}\) | Empurrar um carro enguiçado |
| Terceira lei (ação-reação) | Toda ação gera uma reação igual e oposta. | \(\vec{F}_{A \to B} = - \vec{F}_{B \to A}\) | Recuo de uma arma ao disparar |
Fonte: Stanford Encyclopedia of Philosophy - Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica e Encyclopædia Britannica - Newton's laws of motion.
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