Isaac Newton deu a melhor descrição das ligações entre força e movimento em suas três famosas leis, e aprender sobre elas é uma parte crucial do aprendizado de física. Eles dizem o que acontece quando uma força é aplicada a uma massa e também definem o conceito-chave de força. Se você quiser entender a relação entre força e movimento, as duas primeiras leis de Newton são as mais importantes a se considerar e são fáceis de entender. Eles explicam que qualquer mudança de mover para não se mover ou vice-versa requer uma força desequilibrada e que o quantidade de movimento é proporcional ao tamanho da força e inversamente proporcional à massa do objeto.
TL; DR (muito longo; Não li)
Se não houver força, ou se as únicas forças estiverem perfeitamente equilibradas, um objeto ficará parado ou continuará se movendo exatamente na mesma velocidade. Apenas forças desequilibradas causam mudanças na velocidade de um objeto, incluindo a mudança de sua velocidade de zero (isto é, estacionária) para mais de zero (em movimento).
Primeira Lei de Newton: Forças e Movimento Desequilibrado
A primeira lei de Newton diz que um objeto permanecerá em repouso (não em movimento) ou em movimento em exatamente a mesma velocidade e exatamente na mesma direção, a menos que seja acionado por um "desequilibrado" força. Em termos mais simples, diz que algo só se move se algo o empurrar e que as coisas só param, mudam de direção ou começam a se mover mais rápido se algo o empurra.
Compreender o significado de “força desequilibrada” esclarece esta lei. Se duas forças agem sobre um objeto, uma empurrando-o para a esquerda e a outra empurrando-o para a direita, ele só se moverá se uma das forças for maior que a outra. Se eles tiverem exatamente a mesma força, o objeto simplesmente ficará onde está.
Uma maneira de imaginar isso é pensar em uma balança, com pesos de cada lado. Os pesos estão sendo puxados para baixo pela gravidade, e a única coisa que afeta o quanto a gravidade os puxa é a quantidade de massa que existe. Se você tiver a mesma quantidade de massa em ambos os lados, a escala permanece imóvel. A escala só se move se você a tornar literalmente desequilibrada em termos de massa. A diferença nas massas significa que as forças que atuam em ambos os lados da escala estão desequilibradas e, portanto, a escala se move.
Imaginar um movimento constante na mesma velocidade é mais difícil porque você não encontra isso na vida cotidiana. Pense no que aconteceria se você tivesse um carrinho de brinquedo em uma superfície perfeitamente lisa (sem atrito) e não houvesse ar no ambiente. O carro ficaria parado, a menos que fosse empurrado, conforme descrito acima. Mas o que acontece depois do push? Não há atrito com a superfície para diminuir a velocidade e nenhum ar para diminuir a velocidade. A superfície equilibra a força da gravidade (por algo chamado de "reação normal", relacionada à terceira lei de Newton), e não há forças agindo sobre ela da esquerda ou da direita. Nessa situação, o carro continuaria viajando na mesma velocidade ao longo da superfície. Se a superfície fosse infinitamente longa, o carro continuaria se movendo nessa velocidade para sempre.
Segunda Lei de Newton: O que é força?
A segunda lei de Newton define o conceito de força. Ele afirma que a força aplicada a um objeto é igual à sua massa multiplicada pela aceleração que a força causa. Em símbolos, é:
F = ma
A unidade de força é o Newton - para reconhecer a pessoa que o definiu - que é uma forma abreviada de dizer quilogramas-metros por segundo ao quadrado (kg m / s2). Se você tem uma massa de 1 kg e deseja acelerá-la em 1 m / s a cada segundo, você precisa aplicar uma força de 1 N.
Escrever a lei de Newton da seguinte maneira ajuda a esclarecer a ligação entre força e movimento:
A aceleração, à esquerda, nos diz o quanto algo está se movendo. O lado direito mostra que uma força maior leva a mais movimento se a massa do objeto for a mesma. Se uma força específica for aplicada, esta equação também mostra que a quantidade de aceleração depende da massa que você está tentando mover. Um objeto maior e mais pesado se move menos do que um objeto menor e mais leve sujeito ao empurrão do mesmo tamanho. Se você chutar uma bola de futebol, ela se moverá muito mais do que se você chutar uma bola de boliche com a mesma força.