Definição
Coloque um livro em sua mesa. O livro se move? A menos que você mova o livro, ele permanecerá onde você o colocou, sem se mover.
Imagine uma nave espacial se movendo pelo espaço. Quando os motores são desligados, a espaçonave desloca-se pelo espaço na mesma velocidade e na mesma direção.
O livro e a espaçonave têm inércia . A inércia é a propriedade de um objeto que resiste às mudanças em seu movimento. Por causa da inércia, um objeto em repouso tende a permanecer em repouso. Um objeto em movimento tende a continuar se movendo a uma velocidade constante em linha reta.
Primeira Lei de Newton
A Primeira Lei do Movimento de Newton explica como a inércia afeta objetos móveis e imóveis. A primeira lei de Newton afirma que um objeto permanecerá em repouso ou se moverá a uma velocidade constante em linha reta, a menos que seja acionado por uma força desequilibrada. A inércia vem da massa. Objetos com mais massa têm mais inércia.
Para entender a inércia, imagine mover uma bola de boliche e uma bola de golfe que estão em repouso. A bola de golfe tem uma massa de 0,05 quilo, e a bola de boliche tem uma massa de cinco quilos. A bola de boliche tem 100 vezes mais massa do que a bola de golfe e, portanto, também tem 100 vezes mais inércia.
Agora pergunte a si mesmo, o que precisa de mais força para começar a se mover? Se você empurrar a mesma distância, a bola de boliche precisará de muito mais força para se mover na mesma velocidade que a bola de golfe. A bola de boliche precisa de mais força porque uma bola de boliche tem mais inércia do que uma bola de golfe. Quanto maior a inércia de um objeto, maior a força necessária para alterar seu movimento.
De acordo com a primeira lei de Newton, uma força desequilibrada é necessária para mover o livro em sua mesa. Você poderia fornecer a força empurrando o livro.
Uma força desequilibrada é necessária para alterar a velocidade ou direção da espaçonave. Essa força pode ser fornecida pelos motores da espaçonave.
Por causa da inércia, um objeto em repouso permanecerá em repouso até que algo o faça se mover. Da mesma forma, um objeto em movimento continua a se mover na mesma velocidade e na mesma direção, a menos que algo aja sobre ele para mudar sua velocidade ou direção.
Efeitos da inércia
Você pode sentir os efeitos da inércia todos os dias. Suponha que você esteja andando de carro. O que acontece se o carro parar repentinamente? Seu corpo tem inércia. Quando o carro para, você segue em frente. O que acontece quando o carro começa a se mover? Por causa da inércia, seu corpo tende a ficar em repouso quando o carro avança.
No beisebol, a inércia tende a manter o jogador correndo em linha reta. Portanto, os corredores da base precisam «arredondar» as bases em vez de fazer curvas fechadas.
Um oscilador é um sistema físico que tem ciclos repetidos (movimento harmônico). Uma criança no balanço é um oscilador, assim como uma corda vibrante de violão. Um vagão rolando colina abaixo não é um oscilador. Os sistemas que oscilam se movem para frente e para trás em torno de uma posição central ou de equilíbrio . Você pode pensar em equilíbrio como o sistema em repouso, imperturbado, com força líquida zero. Um vagão rolando colina abaixo não está em equilíbrio porque a força da gravidade que o faz acelerar não é equilibrada por outra força. Uma criança sentada imóvel em um balanço está em equilíbrio porque a força da gravidade é equilibrada pela tensão nas cordas.
Uma força restauradora é qualquer força que sempre atua para puxar um sistema de volta ao equilíbrio. A força restauradora está relacionada com a força da gravidade ou peso e a força de sustentação (ou tensão) da corda de um pêndulo. Se um pêndulo é puxado para frente ou para trás, a gravidade cria uma força restauradora que o puxa para o equilíbrio. Os sistemas com forças restauradoras tornam-se osciladores.
A inércia faz com que um oscilador ultrapasse o equilíbrio. O movimento de um oscilador é o resultado de uma interação entre uma força restauradora e a inércia. Por exemplo, a força restauradora puxa um pêndulo em direção ao equilíbrio. Mas, por causa da primeira lei de Newton, o pêndulo não para apenas no equilíbrio. De acordo com a primeira lei, um objeto em movimento tende a permanecer em movimento. O pêndulo tem inércia que o mantém se movendo para frente, de modo que sempre ultrapassa sua posição de equilíbrio.
Exemplos
Carros e aviões com mais inércia precisam de mais força para acelerar . Visto que a inércia está relacionada à massa, para reduzir a inércia você deve reduzir a massa. A massa de um carro ou avião é uma compensação entre a inércia e a resistência dos materiais do carro ou avião. Você quer materiais fortes, mas não tão pesados que consuma muita energia (combustível) apenas para fazer o carro ou avião se mover!
Os cintos de segurança podem ser chamados de cintos «anti-inércia». Um carro tende a se mover em linha reta, mesmo que o pé do motorista não esteja no acelerador. Todos dentro do carro também têm inércia. Eles estão se movendo na mesma velocidade do carro.
Suponha que você esteja andando de carro. O motorista é forçado a pisar no freio repentinamente. A inércia o mantém avançando na mesma velocidade que o carro estava se movendo. Você continuará se movendo até que algo o impeça. Pode ser o volante, painel ou pára-brisa do carro. Você pode se machucar se bater nessas partes do carro, a menos que esteja usando cinto de segurança. Um cinto de segurança o impede de avançar quando o carro para de repente. Os cintos de segurança podem prevenir ferimentos graves. Você deve sempre se lembrar de «apertar o cinto» ao entrar no carro.
Se você pisar repentinamente no freio de sua bicicleta em movimento rápido, terá que se preparar para não cair para frente. Se você estiver passeando em um parque de diversões em que de repente acelera para frente, seu corpo parece empurrar para trás contra o assento.
Em ambos os casos, você demonstrou a primeira lei de Newton, a Lei da Inércia . O Princípio ou Lei da Inércia afirma: uma massa em repouso tende a permanecer em repouso; uma massa que se move a uma velocidade constante tende a continuar se movendo nessa velocidade, a menos que seja influenciada por uma força externa. Assim, a primeira lei de Newton envolve o problema da mudança da velocidade ou da aceleração. Por exemplo, suponha que você esteja parado em um ‘carro de choque’ em um parque de diversões e alguém atropele outro carro no seu.
Você será acelerado de zero quilômetros por hora para algum valor maior que zero. A força da colisão é capaz de mover seu carro. Essa força desequilibrada produz aceleração. A Primeira Lei do Movimento de Newton afirma que nenhuma força é necessária para manter algo se movendo em linha reta a uma velocidade constante. É necessária uma força para interromper esse movimento ou alterá-lo de alguma forma. Esta é uma descrição da inércia, que é uma propriedade de todas as coisas.
Você provavelmente está acostumado a pensar que objetos em movimento acabam ficando mais lentos por si próprios. Mas essa desaceleração é resultado de forças como o atrito. Sem essas forças, um conjunto de objetos em movimento se moveria para sempre.
O carro e o bloco vermelho neste par de imagens podem servir como outro exemplo da Lei da Inércia.
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No painel esquerdo, os dois objetos estão se movendo para a direita. No painel direito, a caixa de madeira aplica uma força ao carro, fazendo-o parar. O bloco vermelho não sofre a força aplicada pela caixa de madeira. Ele continua a se mover para a direita com a mesma velocidade do painel esquerdo.
A inércia é uma força? Não. As forças são resultados de interações entre dois objetos; eles não são propriedades de objetos individuais, então a inércia não pode ser uma força. Lembre-se de que, como a velocidade inclui a velocidade e a direção do movimento, uma força resultante é necessária para alterar a velocidade ou a direção do movimento. Se a força resultante for zero, a primeira lei de Newton significa que o objeto continuará com a mesma velocidade e direção.
A massa é uma medida de inércia porque um objeto com uma grande massa é mais difícil de começar em movimento e mais difícil de parar do que um objeto com uma massa menor. Isso porque o objeto com grande massa tem maior inércia. Por exemplo, imagine que você vai empurrar um carrinho de supermercado que contém apenas uma batata. Não tem problema, certo? Mas suponha que o carrinho de compras esteja cheio de batatas. Agora a massa total – e a inércia – do carrinho cheio de batatas é muito maior. Será mais difícil fazer o carrinho se mover e mais difícil pará-lo quando estiver em movimento.
Resumo da lição
Inércia é a tendência de um objeto permanecer em repouso ou em movimento. A Primeira Lei do Movimento de Newton afirma que um objeto permanecerá em repouso ou se moverá a uma velocidade constante em linha reta, a menos que seja acionado por uma força desequilibrada. Os efeitos da inércia podem ser sentidos todos os dias.
Termos dignos de nota
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- Primeira Lei do Movimento de Newton : explica como a inércia afeta objetos móveis e imóveis; a primeira lei afirma que um objeto permanecerá em repouso ou se moverá a uma velocidade constante em linha reta, a menos que seja acionado por uma força desequilibrada
- Oscilador : um sistema físico que tem ciclos repetidos (movimento harmônico)
- Equilíbrio : o sistema em repouso, sem perturbações, com força líquida zero
- Força restauradora : qualquer força que sempre atua para puxar um sistema de volta ao equilíbrio
- Acelerar : uma mudança na velocidade
- Lei da Inércia : uma massa em repouso tende a permanecer em repouso; uma massa movendo-se a uma velocidade constante tende a continuar se movendo nessa velocidade, a menos que seja influenciada por uma força externa
Resultados de Aprendizagem
Depois de revisar a lição em detalhes, você poderá realizar estes objetivos:
- Reconheça o significado do termo ‘inércia’
- Primeira Lei do Movimento de Newton
- Entenda os efeitos da inércia
- Discuta vários exemplos das leis da inércia