Física · 9.ª–12.ª classe
O que é a primeira lei de Newton (lei da inércia)?
Resposta curta
A primeira lei de Newton (lei da inércia) diz que um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme enquanto a força resultante sobre ele for nula. Só uma força resultante diferente de zero muda a velocidade. A tendência a manter o estado de movimento chama-se inércia.
Definição e características
Enunciado
Todo o corpo mantém o seu estado de repouso ou de movimento retilíneo e uniforme, a menos que uma força resultante não nula o obrigue a mudar.
A ideia contraria a intuição de muitos: não é preciso uma força para manter um corpo em movimento. A impressão contrária vem do atrito, que está sempre a travar os corpos à nossa volta. Numa mesa de ar, ou no espaço, um corpo lançado continua em linha reta com a mesma velocidade.
Inércia e massa
Inércia é a propriedade que os corpos têm de resistir a alterações da sua velocidade. A massa mede a inércia: quanto maior a massa, maior a inércia. Um camião carregado é muito mais difícil de pôr em movimento (e de travar) do que uma bicicleta.
Força resultante nula
Dizer que a força resultante é nula não é dizer que não há forças. Pode haver várias forças que se anulam. Um carro em estrada plana a 90 km/h constantes tem força do motor igual e oposta às resistências (atrito e ar): a resultante é nula.
Primeira lei de Newton
Força resultante nula (ΣF = 0) → velocidade constante (v = constante, incluindo v = 0) Força resultante não nula → a velocidade muda (ver segunda lei)
Equilíbrio
Um corpo em equilíbrio (de translação) tem ΣF = 0. Pode estar em repouso (equilíbrio estático) ou em movimento uniforme (equilíbrio dinâmico).
Exemplos do quotidiano
- Autocarro que trava de repente: os passageiros inclinam-se para a frente, porque os seus corpos tendem a manter a velocidade que tinham.
- Autocarro que arranca: os passageiros vão para trás em relação ao veículo, porque tendem a ficar em repouso.
- Cinto de segurança: impede que o corpo, por inércia, continue em frente numa travagem brusca.
- Toalha puxada rapidamente debaixo dos pratos: o curto tempo da força quase não altera o repouso dos pratos.
- Curva em candongueiro: sente-se empurrado para fora porque o corpo tende a seguir em linha reta.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Forças que se equilibram
Enunciado: Uma caixa em repouso é puxada para a direita com 15 N e para a esquerda com 15 N. Descreva o movimento.
Resolução:
- Tomando a direita como positiva: ΣF = +15 − 15 = 0 N.
- Com ΣF = 0 e a caixa em repouso, a primeira lei dá velocidade constante, isto é, nula.
Resposta: a caixa permanece em repouso. Verificação: forças iguais e opostas anulam-se.
Exemplo 2 — Movimento uniforme
Enunciado: Um carro desloca-se em linha reta a 20 m/s com ΣF = 0. Que distância percorre em 30 s?
Resolução:
- ΣF = 0, logo a velocidade mantém-se 20 m/s.
- Distância = v × t = 20 × 30 = 600 m.
Resposta: 600 m. Verificação: 600 ÷ 30 = 20 m/s.
Exemplo 3 — Que força falta para o equilíbrio?
Enunciado: Sobre um bloco atuam uma força de 10 N para a direita e outra de 4 N para a esquerda. Que terceira força, horizontal, o põe em equilíbrio?
Resolução:
- A resultante das duas é 10 − 4 = 6 N para a direita.
- Para ΣF = 0 é preciso uma força de 6 N para a esquerda.
Resposta: 6 N para a esquerda. Verificação: +10 − 4 − 6 = 0.
Exemplo 4 — Nível de exame: elevador
Enunciado: Um elevador de 500 kg sobe a velocidade constante. Com g = 10 m/s2, qual é a tensão no cabo?
Resolução:
- Velocidade constante → ΣF = 0.
- Peso: P = 500 × 10 = 5 000 N, para baixo.
- A tensão tem de equilibrar o peso: T = 5 000 N, para cima.
Resposta: 5 000 N. Verificação: se T fosse maior, o elevador aceleraria para cima; se menor, para baixo.
Erros e confusões frequentes
- Achar que sem força o corpo pára. Sem atrito nem outras forças, o corpo continua com a mesma velocidade.
- Dizer que ΣF = 0 só vale para repouso. Vale também para movimento retilíneo uniforme.
- Confundir inércia com uma força. Inércia é uma propriedade dos corpos, não uma força.
- Dizer que os passageiros são «atirados» para a frente. É o veículo que trava; os passageiros mantêm a velocidade.
- Ignorar o atrito e concluir que um carro a velocidade constante «não tem forças»: tem, e anulam-se.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Um bloco em repouso tem sobre ele três forças horizontais: 8 N para a direita, 5 N para a direita e 13 N para a esquerda. Fica em repouso? Porquê?
Ver solução
ΣF = 8 + 5 − 13 = 0. Como a resultante é nula e o bloco estava em repouso, fica em repouso.
2Exercício 2
Uma nave no espaço, com os motores desligados e longe de qualquer astro, move-se a 300 m/s. Que distância percorre em 10 s?
Ver solução
Sem forças, a velocidade mantém-se: 300 × 10 = 3 000 m.
3Exercício 3
Qual dos dois tem maior inércia: um corpo de 2 kg ou um de 5 kg? Justifique.
Ver solução
O de 5 kg, porque a inércia aumenta com a massa.
4Exercício 4
Um carro de 1 000 kg segue a velocidade constante numa estrada reta. O motor exerce 800 N para a frente. Qual é o valor das forças de resistência (atrito e ar)?
Ver dica
Velocidade constante implica resultante nula.
Ver solução
ΣF = 0, logo as resistências valem 800 N, para trás.
5Exercício 5
Um guindaste ergue a velocidade constante uma carga de 200 kg. Calcule a tensão no cabo (g = 10 m/s2). Qual seria a tensão com a carga parada no ar?
Ver solução
Nos dois casos ΣF = 0, porque a velocidade é constante (num caso, nula). T = P = 200 × 10 = 2 000 N.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre a primeira e a segunda lei de Newton?
A primeira diz o que acontece quando a resultante é nula (velocidade constante). A segunda diz o que acontece quando não é: surge aceleração, a = F ÷ m. A primeira é, de certo modo, o caso particular da segunda com F = 0.
Porque é que na prática os objetos acabam por parar?
Por causa do atrito e da resistência do ar, que são forças contrárias ao movimento. Se as eliminássemos, o corpo manteria a velocidade.
A lei da inércia aplica-se em qualquer referencial?
Só nos chamados referenciais de inércia, que estão em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Num autocarro a travar ou a curvar, o referencial acelera e a lei, tal como a enunciamos, não se aplica diretamente.
Para que serve o cinto de segurança?
Aplica uma força que trava o corpo do ocupante junto com o carro. Sem ele, o corpo continuaria, por inércia, a deslocar-se à velocidade anterior até embater em algo.
Resumo
- Com força resultante nula, um corpo mantém o repouso ou o movimento retilíneo uniforme.
- Inércia é a resistência a mudar a velocidade; a massa mede-a.
- Resultante nula não significa ausência de forças, mas forças que se anulam.
- No dia a dia, o atrito esconde a lei: por isso os corpos acabam por parar.
- É a base para a segunda lei (F = m × a).
Onde aprofundar
- O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), secção sobre a primeira lei de Newton.
- O Sistema Internacional de Unidades, do Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).
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