ENERGIA CINÉTICA (FÍSICA)

INÉRCIA
ENERGIA CINÉTICA
1ª LEI DE NEWTON
VELOCIDADE
2ª LEI DE NEWTON
FORÇA CENTRÍFUGA
3ª LEI DE NEWTON
TRABALHO
MATÉRIA E MASSA
POTÊNCIA
FORÇA

INTRODUÇÃO

Em um contexto de física, a inércia é uma propriedade que têm os corpos sem propulsão de não modificarem por si mesmos o seu estado de repouso ou de movimento. De modo geral, fala-se que um objeto simples está inerte quando não tem movimento. A inércia é o estado do que é inerte, ela pode ser observada nos corpos sem propulsão, pois eles se mantêm parados ou em movimento caso nenhuma força externa atue sobre eles. Entre os exemplos mais comuns e didáticos de corpos sem propulsão está a bola, pois ela permanece em absoluto repouso sobre a grama do estádio de futebol enquanto nenhuma força externa atua sobre ela, o chute do atleta, por exemplo.

De modo geral e de forma simplificada e didática, a inércia é a propriedade e/ou tendência que têm os corpos de persistirem no seu estado de repouso ou de movimento enquanto nenhuma força externa intervenha nesse estado ou enquanto nenhuma força externa em sentido contrário intervenha nesse estado, respectivamente. Ela é uma propriedade que têm todos os corpos conhecidos que não possuem propulsão própria de permanecerem imóveis ou de se manterem em movimento e em velocidade constante e na mesma direção caso nenhuma força externa aja sobre eles ou fenômeno em sentido contrário aja sobre eles, respectivamente.

RESUMO DOS CONCEITOS

A 1ª Lei de Newton diz que um corpo ou objeto (entendendo-se algo que não tenha propulsão própria) a princípio em estado de repouso (parado) tem a tendência de se manter assim até que uma força externa atue sobre ele, tirando-o do seu estado de imobilidade. Uma força, por sua vez, é uma ação que modifica a forma, a posição e/ou o movimento de objetos em geral, incluindo os veículos.

Uma força é toda causa capaz de produzir movimento em objetos ou até mesmo oferecer resistência ao seu movimento. Por exemplo, o automóvel possui o motor, que gera potência e torque, transmitidos pela transmissão / câmbio até as rodas, resultando em movimento, e possui o sistema de frenagem, com uma força mecânica / hidráulica que atua sobre os discos de freios, acionados pelo motorista quando pisa no pedal.

A inércia é uma propriedade geral da matéria e, segundo a Teoria da Relatividade, também da energia. Considere um corpo sem propulsão não submetido à ação de forças ou submetido a um conjunto de forças de resultante nula. Nessa condição esse corpo não sofre variação de velocidade. Isso significa que, se está parado permanece parado e se está em movimento permanece em movimento em linha reta e a sua velocidade se mantém constante, a não ser, é claro, que haja algum tipo de resistência ao seu movimento, como o arrasto aerodinâmico, por exemplo.

Tal princípio, formulado pela primeira vez pelo físico, matemático, astrônomo e filósofo italiano Galileu Galilei e, posteriormente, confirmado pelo astrônomo, filósofo, matemático e teólogo inglês Isaac Newton, é conhecido como o primeiro Princípio da Dinâmica, a 1ª Lei de Newton, ou Princípio da Inércia.

O Princípio da Inércia pode ser observado no movimento de um ônibus, por exemplo. Quando o ônibus acelera, os passageiros tendem a deslocar-se para a parte de trás do habitáculo do veículo, se estiverem de pé, ou sentem uma leve pressão em suas costas, se estiverem sentados. Da mesma forma, quando o ônibus já está em movimento e freia os passageiros em pé tendem a se deslocar para a parte da frente do habitáculo do veículo, tendendo a continuar com a velocidade que possuíam. A inércia refere-se à resistência que um corpo oferece à alteração do seu estado de repouso ou de movimento. Nesse e em outros casos, o cinto de segurança é um importante dispositivo de segurança projetado para neutralizar a inércia do condutor e dos passageiros de um veículo em movimento caso sofra um acidente, com a consequente desaceleração abrupta.

De acordo com a 1ª Lei de Newton, um corpo estacionário (parado) continuará assim, a menos que uma força externa atue sobre ele. Já o corpo em movimento continuará se movendo, com uma velocidade constante e na mesma direção, a menos que uma força exterior venha agir sobre ele. Quando Isaac Newton concebeu essa teoria ainda não existiam o automóvel, o avião, o ônibus, o trator, o foguete, o caminhão e a carreta, o trem e as embarcações movidas por motores à combustão interna, por isso esse conceito foi escrito originalmente de forma tão simples, praticamente desconsiderando a capacidade que os veículos de propulsão própria possuem de gerar seu próprio movimento.

De modo geral, a inércia varia de corpo para corpo e depende da massa dos corpos. Os corpos com massa elevada possuem maior inércia e os corpos com massa pequena possuem uma menor inércia. A resistência que um corpo sem propulsão possui contra a modificação do seu estado de repouso ou de movimento, dependendo de cada caso, é chamada de força de inércia.

A massa é a quantidade de matéria de um corpo. Ela não deve ser confundida com volume e peso. O volume é o espaço físico ocupado por um corpo e o peso é o resultado a ação da força da gravidade sobre um corpo. Só é possível medir o volume de forma precisa usando unidades padronizadas de medidas de capacidade, entre elas o litro. Só é possível medir o peso de forma precisa usando unidades padronizadas de medidas de peso, como o quilograma.

O conceito de inércia teve um importante precursor na Idade Média, com a chamada teoria do ímpeto, do filósofo Jean Buridan. Significa que a inércia é uma resistência que todos os corpos materiais opõem à modificação de seu estado de movimento ou de ausência de movimento.

A 2ª Lei de Newton estabelece que a força necessária para causar uma variação de velocidade (aceleração) do corpo é diretamente proporcional à massa do próprio corpo. A rigor, o termo aceleração significa a variação da velocidade de um corpo em uma unidade de tempo, segundos, por exemplo. De forma simplificada, apenas para efeito didático, podemos dizer então que uma Ferrari, um Porsche, um Aston Martin e um Lamborghini possuem muito mais força (torque e potência) que um Fusca, por exemplo, porque este leva muito mais tempo (segundos) para acelerar de 0 até 100 km/h.

De modo geral, nós costumamos usar o termo aceleração para indicar o aumento da velocidade de um objeto, um veículo, por exemplo, em uma unidade de tempo. Mas, a rigor, o termo aceleração pode ter dois significados. O primeiro deles é a aceleração positiva, que significa o aumento de velocidade de um objeto em uma unidade de tempo. O segundo é a aceleração negativa, cujo significado é a redução da velocidade de um objeto em uma unidade de tempo.

Outro exemplo prático, a força da gravidade dificulta o trabalho de levar um satélite ao espaço, por isso os foguetes ou lançadores de satélites são muito potentes. Já no contexto de física, o trabalho é o esforço exercido por uma força, digamos, sobre uma distância dada. Ele é definido por meio da multiplicação da força pela distância e está expresso em quilogrâmetros. Por exemplo, se um objeto de 100 quilogramas é levantado à altura de 5 metros então foi desempenhado um trabalho de 500 quilogrâmetros.

Já a potência é um trabalho realizado em uma medida de tempo. Ela é a força multiplicada pela distância percorrida, na direção em que a força atua. Um cavalo, por exemplo, é uma unidade dinâmica equivalente a 75 quilogrâmetros por segundo.

A 3ª Lei de Newton afirma que toda ação corresponde a uma reação de igual intensidade, na mesma direção, mas em sentido oposto. Por exemplo, a queima de combustível sólido ou líquido na base de um foguete, para baixo, provoca uma reação no sentido oposto, para cima, assim esse fenômeno provoca o empuxo necessário para que o foguete ganhe altitude e coloque o satélite em órbita.

Os motores dos aviões a jato usam o mesmo princípio científico, mas a queima de combustível é realizada em uma câmara de combustão, que por sua vez resulta no movimento axial das palhetas da turbina, dos compressores e do fan.

ENERGIA CINÉTICA

A energia cinética é a capacidade de um corpo e/ou fluido de realizar um trabalho baseado em sua própria movimentação. É o fenômeno conhecido popularmente como "embalo". Por exemplo, um automóvel em uma rodovia terá mais energia cinética no plano e na descida do que na subida, estimulada mais ainda, e naturalmente, pela força da gravidade, quando na descida. Se prestar bem atenção ao comportamento do seu veículo, o motorista perceberá que há uma tendência natural do automóvel de ganhar velocidade mais facilmente na pista plana e na descida, sem muito esforço do motor, enquanto na subida ele terá que pressionar o pedal do acelerador com mais firmeza, pois a força da gravidade estará, neste caso, contra o veículo. Se estivesse em uma rodovia totalmente plana ainda haveria energia cinética, porém menos que em uma descida.

A Cinética é o ramo da Física que estuda os movimentos. A velocidade é a relação entre a distância percorrida por um objeto ou veículo e o tempo gasto para percorrê-la. Ela pode ser medida em km/h (quilômetros por hora), por exemplo.

MATÉRIA E CORPO

De forma simplificada e didática, a matéria é tudo o que ocupa espaço ou lugar no universo. Por exemplo, água, ferro, ar e terra. Já o que nós, seres humanos, percebemos objetivamente mas que não ocupa espaço físico pode ser entendido como energia. Por exemplo, luz, som e eletricidade. O corpo é uma porção limitada de matéria. Por exemplo, um fio de cobre, uma peça de aço ou um objeto de plástico. Uma molécula é a menor quantidade possível de um corpo composto que é possível de ser identificado ou classificado. Por exemplo, a molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Já o átomo é a menor porção possível de um elemento químico e, geralmente, ele é combinado com átomos diferentes para formar corpos compostos. O átomo é a unidade básica da matéria.

O volume é uma porção de espaço que um corpo ocupa. Ele pode ser medido em litro ou cm³ (centímetro cúbico), por exemplo. De forma simplificada e didática, a matéria tem três estados físicos conhecidos e amplamente divulgados, inclusive nas escolas de ensino fundamental e médio, o estado sólido, o estado líquido e o estado gasoso. Mas há um quarto estado, mais difícil de ser percebido ou entendido e que só foi reconhecido pela ciência no século passado, o plasma. Ele tem aspecto semelhante ao gás, mas não é considerado gás.

Para a formação das substâncias, as moléculas constituintes podem estar unidas ou soltas, digamos, e podem estar ordenadas ou desorganizadas, digamos. Quando elas estão unidas (bem juntas) e ordenadas então dão origem a uma substância sólida, o ouro e a prata, por exemplo; quando elas estão unidas (próximas) e não estão ordenadas ou organizadas então dão origem a uma substância líquida; e quando não estão próximas e não estão organizadas então dão origem a uma substância gasosa.

A força que mantém as moléculas unidas chama-se coesão e a força que as mantêm separadas chama-se repulsão.

Os corpos em estado líquido não possuem forma própria, pois assumem a forma da base e da lateral do recipiente ou do ambiente em que estão. Por exemplo, a água do mar e dos oceanos toma a forma dos respectivos leitos naturais. Os corpos em estado sólido possuem forma definida e volume constante, exceto no caso em que são submetidos a acentuado aquecimento, quando assumem forma líquida. Por exemplo, a peça de cobre da mineradora possui um formato original de chapa metálica quadrada ou retangular, ela é levada para a metalúrgica, na qual é fundida ou derretida, e tomando a forma de fios ou cabos após o processo industrial. Os corpos em estado gasoso não têm forma nem volume definido, mas, diferente dos corpos em estado líquido, eles se expandem e ocupam todo o volume interno do recipiente que os contêm.

Os corpos em estado líquido e os corpos em estado gasoso podem ser chamados de fluidos, pois possuem propriedade semelhantes, embora não idênticas.

FORÇA CENTRÍFUGA

Em tese, a força centrífuga seria a força capaz de fazer um astro, um corpo ou objeto qualquer ser puxado para fora do seu trajeto curvo de translação sobre outro corpo ou objeto ou para fora do seu trajeto curvo, o que tem relação direta com a 1ª Lei de Newton. O planeta Terra, por exemplo, estaria sujeito, teoricamente, à força centrífuga, pois ele faz um movimento contínuo e curvo, ininterrupto, ao redor do Sol. Porém, por algum motivo, essa tese tem sido questionada por uma parte da comunidade científica e acadêmica, que acredita que a força centrípeta é a verdadeira protagonista do movimento circular ou curvo de algo em torno de um centro de rotação ou translação qualquer. Considerando o exemplo acima, a força centrípeta que causaria, pelo menos em parte, o movimento de órbita do planeta Terra em torno do Sol seria a força da gravidade, pois o Sol tem uma massa muito maior que a massa da Terra.

Em tese, um automóvel que faz uma curva em uma rodovia está sujeito à força centrífuga, e não é difícil perceber isso, basta prestar atenção na leve inclinação da sua carroceria na direção externa da curva ou no leve movimento involuntário dos corpos dos ocupantes do veículo no sentido inverso ao da curva. Já a força centrípeta é aquela que faz um astro, um corpo ou um objeto se mover em círculos, aparentemente “puxando-o” para dentro do círculo ou da curva.

VELOCIDADE

A velocidade é a distância percorrida por um veículo ou objeto por unidade de tempo. Ela é a relação entre a distância percorrida e o tempo de percurso, em um movimento uniforme ou contínuo. Entretanto, quando não há movimento uniforme ou contínuo utiliza-se então o cálculo de velocidade média.

As unidades padronizadas mais usadas para a medição ou cálculo de velocidade são:

km/h: quilômetro por hora. Esta é a unidade mais usada no Brasil para medição de velocidade de veículos terrestres.
mph: milha por hora, equivalente a 1,6 km/h. Mais comum nos Estados Unidos, por exemplo, também para medição de velocidade de veículos terrestres.
kt: knot, em inglês, ou nó, em português, equivalente a 1,85 km/h. Por algum motivo, é a unidade oficial e a mais usada na aviação civil e militar, embora a medição em km/h seja mais prática e fácil de ser usada.

VEJA TAMBÉM

REFERÊNCIAS E SUGESTÃO DE LEITURA

Dicionário Michaelis

Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/In%C3%A9rcia

Nova Enciclopédia Ilustrada Folha (Larousse / Cambridge / Oxford e Webster)

Revista Galileu / Globo.com : https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2018/01/o-que-voce-pode-aprender-com-descobertas-de-isaac-newton.html

Livro Aerodinâmica Para Aviadores / Editora EAPAC

Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Plasma

Livro Conhecimentos Técnicos / Acyr Costa Schiavo

Dicionário Larousse

ESA - Agência Espacial Europeia: Imagem

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