Contribuições de Isaac Newton  - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)
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Brigadeiro6 de Março de 2013

Contribuições de Isaac Newton - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)

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Apostilas de Fisica sobre o estudo das contribuições de Isaac Newton, Terceira Lei de Newton e Lei da Gravitação Universal, Terceira Lei de Newton ou Lei da Acção-Reacção.
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Sir Isaac Newton e suas descobertas

Índice

Páginas

Introdução…………………………………………………………………………………………………………..……………………3

Sir Isaac Newton………………………………………………………………………………………………………………….……4

1. Terceira Lei de Newton e Lei da Gravitação Universal

1.1 Terceira Lei de Newton ou Lei da Acção-Reacção………………………………………………………5

1.2 Lei da Gravitação Universal………………………………………………………………………………….5 e 6

2. Segunda Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica………………………………………6 e 7

3. Primeira Lei ou Lei da Inércia…………………………………………………………………………………………7

Conclusão…………………………………………………………………………………………………………………………………8

Bibliografia…………………………………………………………………………………………..…………………………………..9

4.

Introdução

Neste trabalho vamos falar, em termos muito gerais, a vida de Sir Isaac Newton e o que ele concluiu nas suas investigações de toda a sua vida.

Essas investigações que vamos referir neste trabalho, nomeadamente as Leis de Newton (1ª Lei, 2ª Lei e 3ª Lei) e a Lei da Gravitação Universal, que foram abordadas nas aulas de Física e Química A do 11º ano com a professora Teresa Soares.

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Para além de explicar o que cada lei se refere também vamos dar exemplos do nosso quotidiano onde elas podem ser provadas e demonstradas.

Sir Isaac Newton

Sir Isaac Newton, físico, matemático e astrónomo inglês, nasceu em 25 de Dezembro de 1642 na cidade de Woolsthorpe, Lincolnshire. Estudou no Trinity College de Cambridge, onde recebeu em 1665 o título de bacharel.

Sir Isaac Newton

A partir de 1665 a peste que assolava a Inglaterra obrigou-o a recolher-se, por aproximadamente dois anos, na sua aldeia natal. Nesse longo período de recolhimento forçado de Newton (1665- 1667), que ficou conhecido como "os anos admiráveis", é quando o cientista imagina os seus mais importantes princípios com respeito ao movimento dos astros, procurando, ao mesmo tempo, esquematizar as importantes conclusões a que haviam chegado muitos físicos anteriores, tais como: Robert Boyle, Robert Hooke e Edmund Halley. A lei da gravitação, a decomposição da luz solar no espectro, os anéis coloridos das lâminas delgadas, serão, muitos anos depois, os frutos dessa ociosidade involuntária. As consequências dessas descobertas estender-se-ão por todo o campo científico; elas abrem a porta à ciência moderna. Ao afirmar o princípio da gravitação universal, Newton elimina a dependência da acção divina e influência profundamente o pensamento filosófico do século XVIII.

Em 1667, quando Newton retornou à Cambridge, redigiu o princípio que trata da atracção dos corpos, porém, ele estava mais interessado na mecânica celeste. Em 1669, dedicar-se especialmente à óptica e formula sua teoria das cores, sobre o prisma e o espectro, construindo o primeiro telescópio de reflexão. Em 1671 Newton assume o cargo de professor catedrático de matemática da Universidade de Cambridg. No ano seguinte, é eleito para a Royal Society e apresenta um relatório sobre a teoria das cores, revelando suas experiências sobre a decomposição da luz branca pelo prisma.

Como se pode constatar, muitas foram as áreas que evoluíram devido às descobertas de Newton. Ele próprio tentando avaliar a sua carreira dizendo: Tenho a impressão de ter sido uma criança brincando à beira-mar, divertindo-me em descobrir uma pedrinha mais lisa ou uma concha mais bonita que as outras, enquanto o imenso oceano da verdade, continua misterioso diante de meus olhos. Em 1687 publica o livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, onde escreveu as suas descobertas relativamente ao movimento, pois é neste livro que estão escritas as três leis gerais do movimento.

Philosophiae Naturalis Principia Mathematica

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Nos últimos anos de verdadeira glória que viveu, Newton, na Inglaterra, ocupou-se exclusivamente a complexos estudos teológicos. Faleceu no dia 20 de Março de 1727 em Kensington, Middlesex e foi sepultado na abadia de Westminster, onde lhe foi erguido o maior dos monumentos ali existentes.

1. Terceira Lei de Newton e Lei da Gravitação Universal

A deformação de um corpo (o alongamento de uma mola elástica) bem como a alteração das características do seu estado de movimento ou de repouso (um carrinho ao ser puxado ou empurrado sobre uma mesa) são exemplos de manifestações resultantes da sua interacção com os outros corpos.

As interacções, em Física, são traduzidas pelas forças que actuam entre corpos.

1.1. Terceira Lei de Newton ou Lei da Acção-Reacção

Quando existe uma interacção entre dois corpos, A e B, manifestam-se duas forças que constituem um par acção-reacção.

Estas forças, que constituem um par acção-reacção, apresentam as seguintes características:

* Têm a mesma linha de acção, a mesma direcção;

* Têm a mesma intensidade, o mesmo módulo;

* Têm sentidos opostos;

* Têm pontos de aplicação em corpos diferentes.

Terceira lei de Newton ou lei da acção-reacção: se um corpo (A) exerce uma força sobre outro corpo (B), este reage e exerce sobre o primeiro uma força com igual intensidade, com a mesma direcção, mas com sentido oposto.

ϜA,B=-ϜB,A

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Foi Newton quem estabeleceu as características destes pares de força através da Terceira Lei de Newton ou Lei da Acção-Reacção.

Em termos do quotidiano, esta lei pode observar-se nos comboios, estes contém uma mola, entre as carruagens nas estações terminais, em ambas as molas existe uma igual compressão quando elas se aproximam ao chocarem contra a parede.

1.2. Lei da Gravitação Universal

Newton estabeleceu a lei de interacção entre o Sol e os planetas, baseando-se em leis empíricas que descrevem o movimento dos planetas, estabelecidas por Kepler, e na Lei da Acção-Reacção.

Considerando que a órbita descrita pela Terra é circular e que a distância média que a separa do Sol é r, Newton concluiu:

* A força exercida pelo Sol sobre a Terra é radial e centrípeta;

* A Terra, pela lei da acção-reacção, exerce sobre o Sol uma força de igual intensidade e sentido oposto.

* As forças de interacção entre os dois astros dependem das suas massas e da distância que os separa.

Newton generalizou esta conclusão aplicando-a à interacção entre dois corpos quaisquer, estabelecendo a lei da Gravitação Universal.

Lei da gravitação universal: dois corpos quaisquer atraem-se mutuamente com forças, Fg, cuja intensidade é directamente proporcional ao produto entre as suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa.

Fg=Gm1×m2d2

O valor da constante de proporcionalidade G, que se designa por constante de gravitação universal, visto que o seu valor é independente do meio m que se dá a interacção, é igual a 6,67 X 10-11 N m2 Kg-2.

2. Segunda Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica

Quando sobre um corpo actua uma força ou várias forças cuja resultante é não nula, verifica-se uma alteração da sua velocidade. Pode concluir-se da existência de uma relação entre a aceleração adquirida pelo corpo e a resultante das forças que sobre ele actuam. Na verdade, foi

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Newton quem mostrou qual a relação existente entre estas duas grandezas vectoriais para um corpo de massa constante.Segunda Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica: a aceleração adquirida por um corpo, é directamente proporcional à intensidade da resultante das forças, que sobre ele actuam e inversamente proporcional à sua massa.

Ϝ=m×a

Da análise desta expressão conclui-se:

* A aceleração e a resultante das forças têm a mesma direcção e o mesmo sentido;

* Para a mesma resultante das forças, quanto maior for a massa do corpo menor será a aceleração que adquire – maior será a resistência à alteração da sua velocidade, maior será a sua inércia;

* Como a massa é a medida da inércia do corpo, designa-se por massa inercial.

Para explicar a segunda lei podemos nos referir a um carrinho de compras. quando o carrinho está vazio é com facilidade que o movemos, ou seja, quando a sua massa e pequena, no entanto, no fim das compras, a massa aumenta, e se queremos que ele ande com a mesma velocidade, quando o queremos manobrar, que é a mesmo que lhe alterar o movimento, somos obrigados a fazer uma força de maior intensidade temos que aplicar mais força.

Para facilitar a vida das pessoas, principalmente as idosas ou deficientes propomos a construção de carrinhos de compras mais leves para facilitar o transporte.

3. Primeira Lei ou Lei da Inércia

Primeira lei de Newton ou lei da inércia: se a resultante das forças que actuam sobre um corpo for nula, o corpo permanecerá em repouso ou em movimento rectilíneo e uniforme.

Ϝ=m×a=0⟺a=o⟹v=constante

A segunda lei de Newton mostra, inequivocamente, que a alteração da velocidade de um corpo, alteração do seu estado de movimento, é determinada pela resultante das forças que sobre ele actuam. Mostra ainda que, caso a resultante seja nula, o estado de movimento do corpo não se altera, visto a aceleração ser nula. Newton analisou esta situação, uma situação particular da lei fundamental da dinâmica, que está claramente descrita na primeira lei de Newton.

Repare-se que a velocidade é constante, o movimento é rectilíneo e uniforme. É uniforme porque o módulo da velocidade é constante.

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Um exemplo da Lei da Inércia é o passeio a cavalo. Imaginemos um passeio a cavalo, o cavalo assustasse e trava bruscamente. A pessoa que ia em cima do cavalo cai.

Este facto é explicado através da primeira lei de Newton, pois o cavalo pára, e segundo a lei, um corpo só diminui a velocidade se actuar sobre ele uma força; e como a força só actua no cavalo, a pessoa continua o movimento que estava a ter, mas desta vez sem o cavalo, segundo a primeira lei de Newton, um corpo continua o seu movimento constante rectilíneo caso não lhe seja aplicada nenhuma força. A pessoa só pára o seu movimento, caindo no chão, porque são aplicadas sobre ele duas forças, a força de atrito do ar, e a força da gravidade.

Outro exemplo é ter por cima de um copo, um pedaço de papel ou cartolina, e uma moeda por cima do papel. Se puxarmos o papel, o que acontece? A moeda permanece com o mesmo movimento, neste caso é nulo, porque não lhe é aplicada nenhuma força, só à cartolina. Se realizarmos esta experiência vemos que a moeda cai, no copo, depois da cartolina ter saído debaixo de si, porque a força da gravidade puxa-a para baixo.

Conclusão

Com a elaboração deste trabalho de pesquisa descobrimos que o Sir Isaac Newton nasceu a 25 de Dezembro de 1642 em Inglaterra e morreu a 20 de Março de 1727 e durante os seus gloriosos anos de trabalho e ociosidade involuntária descobriu coisas que são fundamentais para os dias de hoje.

Com a pesquisa do assunto tratado ao longo do trabalho, nós intensificamos o nosso conhecimento da matéria abordada nas nossas aulas de Física e Química A.

Bibliografia

* http://media.photobucket.com/image/frente%20do%20comboio%20mola/idolatrica/co mboios/comboio_regua_3wtmk.jpg (consulta a 15.11.09)

* http://www.cienciaviva.pt/desafios/desafio3/alcazansdesafio3.pdf (consulta a 5.11.09)

* http://pt.wikipedia.org/wiki/Philosophiae_Naturalis_Principia_Mathematica (consulta a 15.11.09)

* http://www.ced.ufsc.br/men5185/trabalhos/22_relatividade/Relatividade%20- %20HTML/newtons.gif (consulta a 15.11.09)

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* http://1.bp.blogspot.com/_JFHiLaSRslc/SYvXcf5eJPI/AAAAAAAADE0/sVNqIVpUaB8/s400 /leis-de-newton.jpg (consulta a 15.11.09)

* Arieiro, Maria Elisa; Corrêa, Carlos; Basto, Fernando Pires; Almeida, Noémia, (2009), Preparação para o Exame Nacional 2010, 1ªedição, Porto Editora, Porto.

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