Lei da Inércia, primeira Lei de Newton

Inércia ("Deixe-me estar como estou") Introdução A série de experimentos a seguir, com material bem simples, evidencia a propriedade da inércia inerente a todos os corpos materiais. Todo corpo, atendendo à primeira lei de Newton ou Princípio da Inércia, em linguajar bem popular, diz "deixe-me estar como estou"; se estou em repouso quero continuar em repouso e, se estou em movimento, quero continuar com a velocidade que estou. Qualquer tentativa de retirar-me do estado atual (repouso ou movimento) encontrará séria imposição. Cientificamente a primeira lei diz: "Todo corpo isento da ação de forças externas ou sujeito a um sistema de forças de resultante nula, estará em repouso ou estará executando movimento retilíneo e uniforme." O referencial onde isso se verifica denomina-se "referencial inercial". Experimento 1: Tiras que não rasgam Duas alças feitas com tiras de papel jornal, com 1 cm de largura, sustentam uma régua de madeira de 40 cm, como se ilustra. Uma pancada brusca (brusca mesmo!; use uma barra de ferro) na região indicada, quebra a régua, sem rasgar as tiras. Uma justificação simplória para destacar o efeito da inércia (m) pode ser posta em termos de impulso (impacto).Se o golpe é lento (Dt grande), a transmissão de momento linear (m.Dv) é lenta, o que gera uma força média (F.Dt) pequena. Se o golpe é rápido, a transmissão de momento linear é rápida, o que gera uma força média intensa. Se a intensidade da força média ficar abaixo da resistência mecânica da madeira à tensão, a régua não se rompe e transmite a força para as alças de papel. Se a intensidade da força em cada alça for maior do que a resistência delas, as alças se rompem e a régua apenas cai. Se a intensidade da força média ficar acima da resistência da madeira, a régua se rompe. É o mesmo motivo que faz com que, se depositarmos uma pequena pedra sobre o vidro, este não se rompe; mas se abandonarmos a pedra de uma certa altura, o vidro poderá se estilhaçar. O tempo de atuação da força sobre um corpo é fator importante nos fenômenos em geral --- é regido pelo teorema do impulso: F.Dt = m.Dv Esse é o teorema que deve ser usado para responder questões (incompletas) do tipo: "Se abandonarmos um corpo de massa m = 10 kg da altura h = 10 m, com que força (média) se dá o impacto com o chão?" Observe que, nessa pergunta, faltou um 'dado' necessário, a saber, a estimativa do tempo de impacto com o chão (Dt). Experimento 2: Garrafa 'fixa' Um puxão brusco no papel retira-o de sob a garrafa com água, sem que essa se desloque. Em geral, o receio de quebrar a garrafa, faz com que o puxão não seja tão brusco como o sistema solicita. Use garrafas de plástico para ensaiar o experimento e perder o temor. Experimento 3: As moedas 'coladas' Sobre uma mesa, faça uma bela pilha com peças de jogar damas. Com o bordo largo de uma régua (largura não superior à espessura da 'pedra'), dê um golpe seco na peça inferior. Esta será expulsa da pilha sem que as demais sequer oscilem. Experimente também com moedas. Experimento 4: A moeda que não gira Um golpe seco na tira de cartolina retira-a de sob a moeda, sem que essa exiba a menor oscilação. Experimento 5: A bolinha e o copinho Uma variante do experimento 4, substituindo-se a moeda pela bolinha. A carta de baralho é expulsa de sob a bolinha (e essa cai dentro do copinho) mediante o golpe de uma lâmina de aço. Experimento 6: O cordel 'misterioso' Dois segmentos de linha de coser (1) e (2) são atados aos ganchos de uma esfera (madeira, ferro, chumbo etc.). O superior (1) tem sua outra extremidade presa a um suporte rígido e o inferior (2) tem sua outra extremidade amarrada a um pequeno bastão. Puxando-se lentamente pelo bastão, o fio superior (1) rompe-se. Dando-se um puxão brusco pelo bastão, o fio inferior (2) rompe-se. Explique isso. Use um tipo de linha cuja resistência á tração seja ligeiramente superior ao peso da esfera. Experimento 7: Os copos resistentes Um golpe seco no sarrafo de madeira de seção retangular, com cerca de 2 m de comprimento, rompe-o sem que os copos se movimentem. Alfinetes servem de apoio entre a madeira e os copos. Experimento 8: Inércia de movimento Sobre um cartão rígido e liso, mantido horizontalmente, coloca-se uma moeda. Iniciando um movimento lento, na horizontal, a moeda acompanha o cartão. Você pode até ir girando em torno de si. Brecando bruscamente o cartão, a moeda continua no mesmo sentido de movimento. Esta é a inércia de movimento (ou de velocidade, cientificamente).