Física · 9.ª–12.ª classe

O que é a primeira lei de Newton (lei da inércia)?

  • 8 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
  • Atualizado em

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:

  1. Tomando a direita como positiva: ΣF = +15 − 15 = 0 N.
  2. 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:

  1. ΣF = 0, logo a velocidade mantém-se 20 m/s.
  2. 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:

  1. A resultante das duas é 10 − 4 = 6 N para a direita.
  2. 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:

  1. Velocidade constante → ΣF = 0.
  2. Peso: P = 500 × 10 = 5 000 N, para baixo.
  3. 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

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

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).

Continue a estudar

9.ª–12.ª classe7 min

O que é a segunda lei de Newton?

A segunda lei de Newton diz que a força resultante sobre um corpo é igual ao produto da sua massa pela sua aceleração: F = m × a. A aceleração tem a direção e o sentido…

4 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe9 min

Exercícios resolvidos de leis de Newton

Para resolver exercícios de leis de Newton, desenhe o diagrama de forças de cada corpo, escolha um sentido positivo e aplique Fres = m × a a cada corpo. Abaixo encontra…

9 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe7 min

O que é uma força?

Força é a interação entre dois corpos capaz de alterar o seu estado de movimento (pô-lo a mover, travá-lo, mudar-lhe a direção) ou de o deformar. É uma grandeza…

4 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe8 min

O que é a terceira lei de Newton (ação e reação)?

A terceira lei de Newton diz que, quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exerce sobre A uma força com o mesmo valor, a mesma direção e sentido…

4 exemplos5 exercícios com solução

Ver tudo de Física · Capítulo: Dinâmica: leis de Newton