A Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei da Aceleração, afirma que a aceleração de um objeto depende da força resultante aplicada a ele e de sua massa. Em termos simples, se você aplicar mais força a um objeto, ele acelerará mais, e se o objeto tiver mais massa, acelerará menos com a mesma quantidade de força.
Para entender melhor essa lei, vejamos dez exemplos práticos:
1. Empurrando um carrinho de supermercado
Quando você empurra um carrinho de supermercado vazio, ele é fácil de movimentar porque tem pouca massa.
Se você aplicar uma força a um carro vazio, ele acelerará rapidamente. Se o carrinho estiver cheio de compras e pesar mais, com a mesma força aplicada, a aceleração será bem menor.
Isto mostra como a massa afeta a aceleração: quanto maior a massa, menor a aceleração para a mesma força.
2. Jogue uma bola de beisebol
Suponha que você jogue uma bola de beisebol com muita força. A bola tem pouca massa, por isso acelerará muito mais rápido que um objeto mais pesado.
Este exemplo demonstra como uma força considerável pode produzir uma alta aceleração em um objeto de pequena massa.
3. Pare um carro
Quando um carro freia, uma força é aplicada para trás para reduzir sua velocidade. Se um carro pesado for freado com força significativa, sua desaceleração será proporcional à força aplicada e à massa do carro.
Neste caso, a energia cinética do veículo é convertida em energia térmica que é dissipada no meio ambiente devido à força de atrito dos freios.
4. Arraste uma caixa no chão
Imagine que você arrasta uma caixa pelo chão aplicando uma força. Se a caixa tiver pouca massa, ela se moverá mais rápido. Se a caixa for mais pesada e você aplicar a mesma força, a aceleração será menor.
Neste exemplo, a força resultante aplicada na fórmula da segunda lei de Newton é a força aplicada por nós menos a força de atrito do solo, que é sempre oposta à direção do movimento.
5. Correr com mochila
Se você correr com uma mochila leve nas costas e aplicar uma força para frente, a aceleração será alta. Se você estiver carregando uma mochila mais pesada, a mesma força aplicada resultará em menor aceleração.
Se você também estiver escalando uma montanha, deverá vencer a força da gravidade proporcionalmente à massa da mochila.
6. Suba uma montanha de bicicleta
Ao subir uma montanha de bicicleta, você precisa aplicar força suficiente para superar a gravidade e a resistência do terreno, assim como fez com a mochila do exemplo anterior.
Se você e sua bicicleta tiverem pouca massa, a aceleração ascendente será maior. Se você estiver carregando mais carga e a massa total for maior, a mesma força resultará em uma aceleração menor.
Por outro lado, também será necessário exercer uma força horizontal maior que a força de atrito com o solo e os mancais para obter aceleração linear.
7. Decolar de avião
Durante a decolagem, um avião precisa gerar força suficiente para superar a gravidade e atingir a velocidade de vôo. Se o avião tiver uma massa grande, será necessária uma força considerável para acelerar.
A relação entre a força aplicada e a massa do avião determina sua aceleração durante a decolagem. Por este motivo, a carga da aeronave deve ser considerada de forma que não seja excessiva em relação à potência do motor.
8. Lance um foguete ao espaço
O lançamento de um foguete é um excelente exemplo da Segunda Lei de Newton. Um foguete, quando lançado, requer uma grande quantidade de força para vencer a gravidade e a resistência do ar. Se o foguete tiver uma massa significativa, será necessária uma grande força para atingir uma alta aceleração.
À medida que o foguete queima combustível e perde massa, a aceleração aumenta se a força permanecer constante. Além disso, à medida que se afasta do centro da Terra, a força gravitacional diminui com a distância, contribuindo para aumentar a aceleração do foguete.
9. Empurre uma cadeira
Se você empurrar uma cadeira leve, ela se moverá facilmente com pouca força. Se a cadeira for mais pesada ou alguém estiver sentado nela, a mesma quantidade de força produzirá menos aceleração.
Este exemplo é facilmente reproduzível para mostrar como a massa do objeto afeta a aceleração quando uma força é aplicada.
10. Queda livre com resistência do ar
Na queda livre de um objeto, a força resultante inclui a gravidade e a resistência do ar.
Se uma bola cair com força de gravidade e a resistência do ar for significativa, a aceleração da queda será menor do que se não houvesse resistência do ar de acordo com as leis que regulam a mecânica dos fluidos.