Inércia

A inércia é a propriedade da matéria descrita pela primeira das três leis de Newton, que diz que: se a força resultante que atua sobre um corpo for nula, sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma aceleração. Em outras palavras, se o corpo está em repouso, permanece em repouso; e se está em movimento, continua com a mesma velocidade.

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Resumo sobre inércia

• A inércia é a propriedade que a matéria tem de manter o seu estado de movimento ou o seu estado de repouso.
• A lei da inércia é a primeira lei Newton: sob condições de força resultante nula, um corpo tende a permanecer ou em repouso ou em movimento com velocidade vetorial constante.
• Fórmula da inércia: F_r = 0 ⇔ v = 0 ou v = constante.
• A inércia pode ser percebida em um veículo, durante sua aceleração, sua frenagem e até na mudança da direção do movimento, ao mover o volante.
• Aristóteles foi o primeiro pensador a refletir sobre a inércia, Galileu Galilei foi o primeiro a formular a lei da inércia, e Isaac Newton a formulou da forma que conhecemos atualmente por meio da primeira lei de Newton.

O que é inércia?

Inércia é a propriedade que a matéria tem de manter o seu estado de movimento ou o seu estado de repouso, isto é: um corpo em movimento tende, por inércia, a manter-se em movimento, e um corpo em repouso tende, por inércia, a se manter em repouso.

Lei da inércia

As forças são necessárias para alterar o estado de repouso ou de movimento de um corpo. É necessária uma força resultante não nula para colocar em movimento um corpo inicialmente em repouso, ou para o alterar o movimento de um corpo, mudando assim a sua velocidade, em módulo, em direção ou em sentido. Podemos concluir então que as forças devem ser relacionadas com as variações de velocidade, e não com a velocidade propriamente dita.

Com isso, podemos então enunciar a primeira lei de Newton, também conhecida como lei da inércia: Sob condições de força resultante nula, um corpo tende a permanecer ou em repouso ou em movimento com velocidade vetorial constante.

Fórmula da inércia

Uma conclusão importante que tiramos da lei da inércia é que um corpo, quando se movimenta em linha reta e em velocidade constante, mantém-se nesse movimento indefinidamente, a menos que uma força altere essa situação. Portanto a força resultante é nula para um corpo que se movimenta em movimento retilíneo uniforme. O mesmo ocorre com um corpo em repouso. Ele permanecerá em repouso indefinidamente, a menos que uma força altere essa situação. Isso pode ser resumido com a seguinte fórmula:

F_r = 0 (equilíbrio) ⇔ v = 0 (equilíbrio estático) ou v = const. (equilíbrio dinâmico)

Inércia no dia a dia

Podemos perceber a inércia dentro de um veículo, como um carro ou um ônibus. Quando o veículo está em repouso, o motorista pisa no acelerador e o veículo entra em movimento, sentimos o nosso corpo “ir para trás”. Isso se deve à inércia, pois o nosso corpo tende a permanecer em repouso, mas o automóvel nos aplica uma força para frente, fazendo com que soframos uma aceleração.

O mesmo acontece quando, numa velocidade constante, o motorista pisa no freio e sentimos o nosso corpo “ir para frente”. Isso também se deve à inércia, pois o nosso corpo tende a permanecer naquela velocidade constante, mas o automóvel nos aplica uma força para trás, fazendo com que soframos uma desaceleração.

É por esse motivo que devemos utilizar o cinto de segurança, pois, em uma colisão que diminua rapidamente a velocidade do veículo, o nosso corpo tende a permanecer na velocidade que estava; portanto, seremos violentamente jogados para fora do veículo.

Além da possibilidade de acelerar e frear o veículo, o motorista dispõe também do volante, podendo modificar a direção do movimento. Numa curva brusca para a esquerda, por exemplo, sentimos que somos lançados para a direita. Da mesma forma, numa curva brusca para a direita, sentimos que somos lançados para a esquerda.

Há, portanto, uma aceleração, e havendo aceleração, sabemos que a resultante das forças que agem não é nula. Portanto, a inércia é válida não só na variação da magnitude da velocidade, mas também na mudança da direção do movimento.

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Descoberta da inércia

Um dos primeiros pensadores a refletirem sobre a questão da inércia foi o filósofo grego Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.), o qual afirmava que tanto para colocar um corpo em movimento como para mantê-lo em movimento é necessária a ação de uma força.

Isso parece concordar com nossa experiência imediata de que um objeto deslizando sobre o solo, por exemplo, tende a parar se pararmos de empurrá-lo. Entretanto, um projétil como uma flecha continua em movimento depois de lançado. Aristóteles explicava isso afirmando que é o ar “empurrado para os lados” pelo projétil que se desloca para trás dele e produz a força que o impulsiona. Logo, segundo Aristóteles, se a força que atua sobre um corpo é nula, o corpo permanecerá sempre em repouso.

Séculos depois, o físico italiano Galileu Galilei (1564-1642), considerado o pai da Física moderna, publicou em 1632 o livro Diálogos sobre os dois principais sistemas do mundo, em que formula, pela primeira vez, a lei da inércia, considerando uma situação ideal — uma esfera lançada sobre um plano horizontal perfeitamente polido (sem atrito), desprezando a resistência do ar. O movimento não seria nem acelerado nem desacelerado: não havendo forças na direção horizontal, teríamos um movimento retilíneo uniforme.

Ao contrário do que dizia Aristóteles, não há necessidade de forças para manter um movimento retilíneo uniforme: pelo contrário, uma aceleração nula (v = constante) está necessariamente associada à ausência de força resultante sobre a partícula (F_r = 0).

Baseando-se fortemente nos trabalhos de Galileu Galilei, o físico inglês Isaac Newton (1643-1727) publicou em 1687 a revolucionária obra em três volumes conhecida como Os princípios matemáticos da Filosofia natural, onde formula os três “axiomas ou leis do movimento”, as famosas três leis de Newton. A primeira delas é a lei de inércia, em que Newton afirma:

“Todo corpo persiste em seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja compelido a modificar esse estado pela ação de forças impressas sobre ele.”

Exercícios sobre inércia

Questão 1

(Unisinos-RS) Desde outubro do ano passado, é obrigatório o uso de cinto de segurança no Rio Grande do Sul. Numa freada brusca, a tendência do corpo do motorista ou dos passageiros é permanecer em movimento por:

A) ressonância

B) inércia

C) ação e reação

D) atrito

E) gravitação

Resolução:

Alternativa B

Devido à inércia, se um corpo está em movimento com velocidade constante, ele tende a continuar com a mesma velocidade.

Questão 2

(ITA-SP) De acordo com as leis da mecânica newtoniana, se um corpo de massa constante:

A) tem velocidade escalar constante, é nula a resultante das forças que nele atuam.

B) descreve uma trajetória retilínea com velocidade escalar constante, não há forças atuando nele.

C) descreve um movimento com velocidade vetorial constante, é nula a resultante das forças nele aplicadas.

D) possui velocidade vetorial constante, não há forças aplicadas no corpo.

E) está em movimento retilíneo e uniforme, é porque existem forças nele aplicadas.

Resolução:

Alternativa C

Se a velocidade vetorial de um corpo for constante, isso significa que a força resultante aplicada nele será nula.

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica (vol. 1). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.