Trabalho Completo As Leis De Newton

As Leis De Newton

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Categoria: Outras

Enviado por: vanessa_silva 17 dezembro 2012

Palavras: 1824 | Páginas: 8

03/12/2011 06h22 - Atualizado em 03/12/2011 08h40

Isaac Newton: físico revolucionou conhecimento sobre leis da natureza

Descobertas do físico inglês foram utilizadas mais tarde por Albert Einstein

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Isaac Newton criou os Três Príncípios da Mecânica e revolucionou diversos campos do pensamento, dentre eles a matemática, a óptica, a astronomia e a filosofia natural. Também deixou escritos sobre religião e alquimia. Descobriu leis que regem a natureza, entre elas a gravidade. Seu legado foi reverenciado por ninguém menos que Edmond Halley, e utilizado e aprimorado por Albert Einstein.

Por que as coisas caem? O que mantém a Lua orbitando em torno da Terra? O que faz com que ela influencie o movimento das marés? O que mantém os planetas girando em torno do Sol? Como e por que se movem os astros e as pedras?

Desde a Antiguidade, muitos pensadores gregos se faziam tais perguntas. Aristóteles, por exemplo, acreditava que, para manter um corpo em movimento, era necessário mantê-lo sob a ação de uma força constante: empurrá-lo ou puxá-lo. Ele dizia: “O corpo em movimento chega à imobilidade quando a força que o impele não mais pode agir de modo a deslocá-lo.” Mas é fato que uma pedra pode ser arremessada à distância sem que seja preciso manter a ação de uma força sobre ela. Aristóteles contornava o problema dizendo que a pedra se movimenta porque ela é empurrada pelo ar que ela afasta à medida que avança.

Quase dois mil anos depois, o físico italiano Galileu Galilei derrubou o raciocínio de Aristóteles, pensando de outra maneira. Imaginem alguém empurrando um carrinho de brinquedo por uma estrada plana. Se a pessoa de repente parar de empurrar, o carrinho ainda se moverá, percorrendo uma certa distância, antes de parar. A distância percorrida pelo carrinho pode ser aumentada se a estrada for muito lisa e as rodas estiverem bem lubrificadas. Por que isso acontece? À medida que se diminui o atrito entre o eixo do carrinho e as rodas, e entre estas e a estrada, a redução de sua velocidade será cada vez menor. Galileu então supôs que se fosse eliminado totalmente o atrito entre o carrinho e a estrada, uma vez dado o impulso inicial, o carrinho deveria continuar seu movimento indefinidamente.

Globo Ciência: Isaac Newton (Foto: Reprodução TV)Isaac Newton (Foto: Reprodução TV)

Quarenta anos depois de Galileu, o físico inglês Isaac Newton formulou esse conceito de forma mais precisa: “Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a não ser que sofra uma ação externa”. Era o Primeiro Princípio da Mecânica de Newton, a chamada Lei da Inércia.

Galileu havia tentado estudar como o movimento de um corpo varia quando ele está sob a ação de uma força, como a queda de um corpo na superfície da Terra. Mas foi Newton quem percebeu que a massa do corpo era um dado fundamental do problema. Assim, ele formulou outros dois princípios. O Segundo Princípio da Mecânica diz que “A aceleração provocada por uma força que atua sobre um corpo tem a direção e o sentido desta força, e é diretamente proporcional ao valor dessa força e inversamente proporcional à massa do corpo”. Exemplificando: uma bola parada, ao receber um chute, adquire inicialmente maior ou menor velocidade, dependendo se o chute for forte ou fraco. Como a variação da velocidade com o tempo mede a aceleração, a força maior comunica à bola uma aceleração maior. Por outro lado, se a massa dos corpos for diferente, mas estiverem submetidos a uma força igual, o movimento deles também será diferente.

E qual seria o Terceiro Princípio da Mecânica de Newton? É aquele que diz que “a toda ação corresponde uma reação igual e em sentido contrário”. Imaginemos uma pessoa dentro de um barco na água laçando uma corda com uma estaca da margem e puxando-a para se aproximar da margem. Ao puxar a corda presa na estaca, exerce-se uma força – uma ação; a margem, por sua vez, aplica uma força igual em sentido contrário – uma reação – sobre o barco, o que faz com que este se movimente.

Globo Ciência: Isaac Newton (Foto: Reprodução TV) A obra 'Principia' (Foto: Reprodução TV)

Baseado em suas observações e experiências, Newton chegou a uma nova relação entre força e movimento expressa na famosa fórmula F = m.a: ou seja, força = massa x aceleração. Essas três leis do movimento foram apresentadas por Newton, em 1687, em seu famoso livro "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica", ou simplesmente "Princípia". Nessa obra, ele também descrevia sua Teoria da Gravitação Universal.

A pergunta que motivou sua teoria da gravitação era: qual a relação entre a queda dos corpos e o movimento dos planetas? Para resolver o problema, Newton fez uma analogia entre o movimento da Lua ao redor da Terra e o movimento de um projétil lançado horizontalmente na superfície do planeta. O projétil sofre a ação de duas forças: a da gravidade (para baixo), ao longo de toda a trajetória, e, por uma fração de segundo, daquela que o lança para frente. Nestas condições, a trajetória é uma curva parabólica.

Quanto maior for a altura e a velocidade do lançamento, mais longe cairá o projétil. Newton então se perguntou o que aconteceria se a altura do lançamento do projétil fosse muito grande, comparável, por exemplo, à distância da Terra à Lua. E ele mesmo respondeu à sua pergunta imaginando que o corpo deveria cair em direção à Terra mas sem atingir a superfície. Mas por quê? Se o corpo for lançado além de certa altura – como é o caso dos satélites artificiais –, a parábola descrita pelo corpo não o trará de volta à Terra, mas o colocará em órbita. Assim, o satélite está sempre ‘caindo’ sobre o planeta, sem nunca atingi-lo. É também o caso da Lua em torno da Terra; desta e dos outros planetas em torno do Sol.

Com esse raciocínio, Newton ligou dois fenômenos que até então pareciam não ter relação entre si: o movimento dos corpos celestes e a queda de um corpo na superfície da Terra. E assim surgiu para Newton a Lei da gravitação universal: “A força de atração entre dois corpos é proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa”.

Em outras palavras, a Lei da Gravitação Universal diz que dois objetos quaisquer se atraem gravitacionalmente por meio de uma força que depende das massas desses objetos e da distância que há entre eles.

Globo Ciência: Isaac Newton (Foto: Reprodução TV)Isaac Newton debaixo da árvore

(Foto: Reprodução TV)

Um amigo e biógrafo de Newton relatou a seguinte passagem: quando tinha 23 anos, Newton viu uma maçã cair de uma árvore e compreendeu que a mesma força que a fazia cair mantinha a Lua em sua órbita em torno da Terra. Isso ocorreu em 1665, quando a peste se espalhou pela Europa, a Universidade de Cambridge fechou e Newton se refugiu por um ano e meio no campo. Durante essas férias forçadas, ele se dedicou ao estudo e à pesquisa por conta própria e fez surpreendentes descobertas.

Newton baseou a explicação da nova teoria da gravitação que estava gestando em cuidadosas observações dos movimentos planetários, feitas por dois astrônomos, o dinamarquês Tycho Brahe e o alemão Johannes Kepler. A partir das ideias de Kepler, Newton mostrou que tipos de forças devem ser necessárias para manter os planetas em suas órbitas elípticas em torno do Sol. E conseguiu elaborar uma teoria que dizia que todos os corpos que têm massa sofrem atração entre si. O próprio Newton disse que ele chegou às suas conclusões porque estava "apoiado em ombros de gigantes".

“Eu expliquei até aqui os fenômenos celestes e os do mar pela força da gravidade, mas, em parte alguma, assinalei a causa dessa gravitação... Não consegui ainda deduzir dos fenômenos a razão de tais propriedade da gravidade, e não imagino nenhuma hipótese. Pois tudo aquilo que não se deduz dos fenômenos constitui hipótese; e as hipóteses metafísicas, físicas, mecânicas, ou das qualidades ocultas, não devem ser acolhidas na filosofia experimental (isto é, na ciência).

A gravitação universal é uma força fundamental de atração que age entre todos os objetos por causa de suas massas, isto é, a quantidade de matéria de que são constituídos. A gravitação mantém o universo unido. Por exemplo, ela mantém juntos os gases quentes no Sol e faz os planetas permanecerem em suas órbitas em torno do Sol, e outros satélites em torno de seus planetas, como a Lua , ao redor da Terra. Do ponto de vista prático, a atração gravitacional da Terra confere peso aos objetos e faz com que caiam ao chão quando são soltos no ar (como a atração é mútua, a Terra também se move em direção aos objetos, mas apenas por uma ínfima fração)".

A Terra puxa a bola, que cai em direção ao centro do planeta. A bola, por sua vez, também exerce uma força sobre a Terra, que é puxada em direção à bola. A bola, com massa muito menor, se moveu cerca de 1,5 metro. Já a Terra, se moveria uma distância ínfima, porque sua massa é astronomicamente maior que a bola. Portanto, toda vez que algo cai no chão, a Terra também é puxada para cima!

A gravidade também é responsável pela formação das marés. A face da Terra que está mais perto da Lua sofre um puxão gravitacional, e chega a se deslocar para cima cerca de 30 centímetros. Essa mesma força gravitacional é responsável por atrair a água dos mares e oceanos, dando origem às marés que vemos diariamente nas praias.

A teoria da gravitação de Newton era apenas o começo de uma longa história de pesquisas. Ao longo dos séculos, matemáticos deram uma nova roupagem para ela, como o suíço Leonhard Euler e Pierre Simon Laplace. E os físicos descobriram novos fenômenos. Porém, a contribuição mais importante ocorreu cerca de dois séculos e meio mais tarde, quando o físico Albert Einstein generalizou a teoria newtoniana, que passou a ser um caso específico da chamada Teoria da Relatividade Geral, servindo para situações em que as massas dos corpos envolvidos são muitos menores que as das estrelas e as velocidades deles muito inferiores à da luz no vácuo (300 mil km/s).

Mas a teoria da gravitação de Newton até hoje tem sua aplicações importantes. Newton foi autor não de uma, mas de várias revoluções em diferentes áreas da ciência: mecânica, matemática, óptica, astronomia, filosofia natural. Também deixou escritos sobre religião e alquimia. A produção científica de Newton foi tão impressionante que, hoje, 1666 é hoje chamado “Ano Miraculoso da Ciência”, para marcar três grandes feitos desse físico e matemático inglês e um dos maiores cientistas de todos os tempos: a teoria das cores, o desenvolvimento do cálculo diferencial e integral e a teoria da gravitação.

A obra de Newton é tão genial que, segundo o astrônomo britânico Edmond Halley, “mais próximo dos deuses nenhum mortal poderia se elevar”.

Em seu túmulo, constam as palavras do poeta inglês Alexander Pope: “A natureza e as leis da natureza estavam imersas em trevas; Deus disse: 'Faça-se Newton', e tudo se iluminou”.