Primeira Lei de Newton (Inércia)

A primeira lei de Newton diz que, se a força externa resultante sobre um objeto for zero, sua velocidade permanece constante. Assim, um objeto ou fica em repouso ou continua se movendo em linha reta com velocidade constante.

Essa afirmação vale em um referencial inercial, ou seja, um referencial não acelerado. A lei também é chamada de lei da inércia porque inércia é a tendência da matéria de resistir a mudanças na velocidade.

A Primeira Lei de Newton Em Uma Linha

Em um referencial inercial,

$$\sum \vec{F}_{\text{ext}} = 0 \Rightarrow \vec{v} = \text{constant}$$

A palavra "constante" importa. Uma velocidade constante pode ser zero, o que significa repouso, ou pode ser qualquer movimento retilíneo uniforme.

O Que Inércia Significa Em Linguagem Simples

Às vezes as pessoas dizem que objetos em movimento "querem continuar em movimento". Isso chega perto, mas está incompleto. A ideia mais precisa é que os objetos não mudam de velocidade a menos que uma força externa resultante atue sobre eles.

Velocidade inclui direção além do valor numérico. Então fazer uma curva conta como mudança de velocidade, mesmo que o valor permaneça o mesmo. Se a direção muda, a força externa resultante não é zero.

Exemplo Resolvido: Um Disco Deslizando No Gelo Liso

Suponha que um disco de hóquei já esteja deslizando para leste a $3\ \mathrm{m/s}$. Depois que o taco perde contato, imagine que o gelo seja liso o bastante para que o atrito seja desprezível nos próximos segundos.

Então a força externa resultante é aproximadamente zero, e a primeira lei de Newton prevê que o disco continue se movendo para leste a cerca de $3\ \mathrm{m/s}$ em linha reta.

Se o disco desacelera, isso mostra que a força externa resultante não era realmente zero. No gelo real, o atrito e a resistência do ar geralmente fazem a velocidade diminuir um pouco, então a previsão de velocidade constante só é tão boa quanto essa aproximação.

Este é o principal hábito a desenvolver: primeiro pergunte se a força externa resultante é zero. Se for, espere velocidade constante. Se a velocidade mudar em módulo ou direção, a força externa resultante não pode ser zero.

Erros Comuns Com a Primeira Lei de Newton

• Achar que é necessária uma força para manter um objeto em movimento com velocidade constante. Uma força resultante é necessária para mudar a velocidade, não para mantê-la.
• Tratar "força zero" como se fosse o mesmo que "movimento zero". Força resultante zero também pode significar movimento uniforme.
• Esquecer que uma curva muda a velocidade. Movimento circular não é um exemplo da primeira lei de Newton porque a direção está sempre mudando.
• Chamar a inércia de empurrão ou puxão. Inércia é uma propriedade da matéria, não uma força extra.

Quando a Primeira Lei de Newton É Usada

A primeira lei de Newton é o ponto de partida para a análise de forças. Antes de calcular qualquer coisa, você pergunta se o movimento sugere força resultante zero ou força resultante diferente de zero.

Ela também explica por que o cinto de segurança é importante. Quando um carro para de repente, seu corpo tende a manter a velocidade que tinha antes. O cinto fornece a força externa que muda esse movimento com segurança.

Na física introdutória, a lei também é usada para justificar modelos simples. Por exemplo, o movimento horizontal de um projétil costuma ser tratado como movimento com velocidade constante quando a resistência do ar é ignorada, porque então se considera que a força resultante horizontal é zero.

Tente Um Caso Parecido

Tente criar sua própria versão com uma situação do dia a dia: um livro em repouso sobre uma mesa, um disco deslizando depois de uma tacada ou um passageiro sendo projetado para a frente quando um carro freia. Comece com uma pergunta: a força externa resultante é zero? Essa verificação geralmente mostra se a primeira lei de Newton se aplica diretamente ou se você precisa usar a segunda lei de Newton em seguida.